Elektromobilität Batterietechnik: Mercedes-Benz nimmt eCampus in Untertürkheim in Betrieb

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Mit dem eCampus hat Mercedes-Benz sein neues Kompetenzzentrum für die Entwicklung von Batterie-Hochleistungszellen feierlich eröffnet. Hier will der Automobilhersteller an neuartigen Chemiekombinationen und optimierten Fertigungsprozessen arbeiten und so zukünftig Batteriekosten erheblich senken.

Mercedes-Benz will mit dem eCampus das gesamte Feld der Batterie- und Zelltechnologie abdecken – angefangen von der Entwicklung und Evaluierung neuer Zellchemien über die Zellfertigung im industriellen Maßstab bis hin zur Erprobung und Zertifizierung kompletter Batterieeinheiten.

Know-how für die Serienproduktion aufbauen

Der Automobilhersteller entwickelt unterschiedliche Ausprägungen der Zellchemie. Das Unternehmen arbeitet unter anderem an Lithium-Ionen-Zellen mit Hochenergie-Anoden auf Basis von Siliziumkompositen und kobaltfreien Kathoden-Chemien aber auch an der Feststoffbatterietechnologie. Ziel ist es, die bestmöglichen Zellen für eine hohe Energiedichte, Schnellladefähigkeit und Leistungsfähigkeit zu entwickeln sowie das Know-how für deren Industrialisierung aufzubauen. Konkret lässt sich die Energiedichte durch den Einsatz neuer Technologien wie Hochsiliziumanoden oder Feststoffelektrolyten auf bis zu 900 Wh/l gesteigert werden. Die im eCampus gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Serienproduktion von Batteriezellen bei den Partnerunternehmen ein – für den Einsatz in zukünftigen Batterien des Autobauers. Wie bedeutsam es für die Entwicklung neuer Produkte ist, die Zellchemie zu beherrschen, demonstrierte das Unternehmen beispielsweise mit dem Technologieprogramm Vision EQXX. Die Batterie mit neuer Zellchemie sorgte dafür, dass das Fahrzeug bei mehreren Fahrten Strecken- und Effizienzrekorde für Elektrofahrzeuge aufstellen konnte.

Zwei-Stufen-Plan

Der eCampus-Betrieb im Zentrum des Werks Stuttgart-Untertürkheim soll nach Aussagen des Autobauers in zwei Stufen starten. Die rund 10.000 m2 große Fabrik für die industrielle Fertigung von Batteriezellen hat nach etwa zweijähriger Bauphase ihren Betrieb aufgenommen. Moderne Produktionsanlagen im „Industrial Cell Lab“ ermöglichen es, Batteriezellen mit unterschiedlicher Chemie im industriellen Maßstab zu fertigen und zu testen. Mehrere zehntausend Zellen lassen sich hier jährlich für die Entwicklung neuer Energiespeicher produzieren. Der Produktionsprozess besteht aus einer Reihe automatisierter und manueller Arbeitsschritte. Er deckt von der Elektrodenfertigung über die Zellmontage mit der Elektrolytbefüllung und die Formierung mit den ersten Lade- und Entladevorgängen bis hin zur Veredelung alle Herstellungsschritte für Batteriezellen ab.

Fertigungsprozess von Batteriezellen

Der Prozess der Zellherstellung hat großen Einfluss auf die Qualität der Batterie. Daher will Mercedes-Benz zum einen die chemische Zusammensetzung der Zellen beherrschen und zum anderen den industriellen Herstellungsprozess. Durch das neue Industrial Cell Lab soll Know-how für einen wirtschaftlichen Fertigungsprozess von Batteriezellen aufgebaut werden. Es ergänzt somit die beiden bestehenden Zelllabore Chemistry Lab und Flexible Cell Lab. Während im Chemistry Lab neuartige Zellchemien und Zelldesigns entwickelt und evaluiert werden, beschäftigt man sich im Flexible Cell Lab damit, Neuentwicklungen im automobilen Pouchzellen-Format zu produzieren und zu testen.

Neue Prüfstände

Der Gebäudeneubau für die zweite Stufe soll bis Ende dieses Jahres fertiggestellt sein. In dem Test- und Erprobungszentrum entsteht unter anderem eine Batterieanlauffabrik zur Produkt- und Prozessentwicklung. Auch plant man, den Reifegrad für die industrielle Großserienproduktion hier abzusichern. Verschiedene Funktionen des Prüffeldes in Nabern werden dafür in den eCampus transferiert. Auf rund 20.000 m2 entstehen neue Prüfstände, mit denen die Sicherheit und Lebensdauer von Batterien umfassend getestet und erprobt werden.

Batterie-Wertschöpfungskreislauf

Die Eröffnung des eCampus ist ein wichtiger Schritt in der Mercedes-Benz-Geschäftsstrategie. Bis 2039 will das Unternehmen eine bilanziell CO₂-neutrale Flotte von Neufahrzeugen über ihren gesamten Lebenszyklus erreichen. Einer der wichtigsten Hebel dafür ist neben der Dekarbonisierung die Etablierung einer echten Kreislaufwirtschaft, um Primärressourcen zu schonen. Mercedes-Benz verfolgt mit Blick auf die Batterien einen ganzheitlichen Ansatz und betrachtet dabei drei Kernthemen: zirkuläres Design, Werterhaltung und das Schließen des Kreislaufs.

Des eCampus markiert den Startpunkt des Kreislaufgedankens. Mit dem Ansatz „Design for Circularity“ steht die gesamte Wertschöpfungskette der Batterietechnologie im Mittelpunkt. Von der Entwicklung neuer Zellchemien über die Erprobung von Batteriezellen bis hin zu deren Produktion in geringen Stückzahlen für die Entwicklung gestaltet das Unternehmen Batteriezellen. Die Erkenntnisse fließen in die Serienfertigung der Batteriezellen bei Partnerunternehmen ein.

Die Batterien für die Stromer werden in Batteriefabriken auf drei Kontinenten gefertigt – unter anderem in den zwei Untertürkheimer Werkteilen Brühl und Hedelfingen. Die lokale Batterieproduktion spielt eine wichtige Rolle für die Geschäftsstrategie des Automobilherstellers. Das Unternehmen bietet für alle elektrischen Fahrzeuge aufbereitete Batterien als Ersatzteil an, um dem Gedanken eines geschlossenen Wirtschaftskreislaufs gerecht zu werden und Ressourcen zu schonen. Außerdem wurde mit dem Tochterunternehmen Mercedes-Benz Energy ein Geschäftsmodell mit stationären Großspeicheranwendungen etabliert. Batterien, die nicht mehr im Fahrzeug einsetzbar sind, lassen sich in einem 2nd-Life-Speicher weiter nutzen. Das stoffliche Recycling steht am Ende des Lebens einer Batterie und bildet den Schlüssel für die Schließung des Wertstoffkreislaufs. Ein wichtiger Schritt dafür ist die Eröffnung einer eigenen Batterie-Recyclingfabrik im süddeutschen Kuppenheim in diesem Jahr.

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