Batterien für Elektromobilität gestern - heute - morgen

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1 Batterien für Elektromobilität gestern - heute - morgen Wolfgang Braun Continental AG, M. Schiemann, P. Birke 1 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

2 aktuelle Entwicklungstrends CO 2 Emissionen [Tonnen] % 825 T Ziele Deutschland Kyoto -21 % (gegenüber 1990) Jahr Quelle: Umweltbundesamt 2 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

3 Prozentuale Verteilung der CO 2 -Emissionen in Deutschland 7,00% 21,00% 45,00% 14,00% 13,00% Quelle: Stand BMWi 2008 Verkehr Verarbeitendes Gewerbe Haushalte Energiewirtschaft Sonstige 3 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

4 Durchschnittlicher CO 2 -Ausstoß der Neuwagen 2006 in Europa Porsche Land Rover Chrysler Jaguar Saab BMW Volvo Mercedes- Alfa Romeo Audi Mini VW Opel/Vauxhall Peugeot Skoda Ford Seat Chevrolet Renault Lancia Citroën Fiat Smart Quelle: Centre for Automotive Research Vorgabe der EU von 140 g/km für C0 2 [g/km] 4 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

5 Einleitung Die Zeit des unbedenklichen Wirtschaftens mit den Energiequellen und Stofflagern, die uns die Natur zur Verfügung gestellt hat, wird wahrscheinlich schon für unsere Kinder nur noch die Bedeutung einer vergangenen Wirtschaftsepoche haben. [...] Kostbare Rohstoffe kann man, wie wir erfahren haben, für fast jeden Verwendungszweck durch ein als Rohstoff mehr oder weniger wertloses Material ersetzen; Energie ist unersetzbar. Arbeitsfähige Energie ist absolutes Gut. [...] (Walter Schottky, aus dem Vorwort des Lehrbuchs Thermodynamik, Springer, Berlin 1929) 5 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

6 Einleitung Energiespeicher Physikalischer Energiespeicher Chemischer Energiespeicher Schwungrad Brennstoffzelle Solarzelle Primärbatterie Kondensator Sekundärbatterie 6 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

7 Begriffe - Primärzelle / Sekundärzelle / Batterie Primärzelle Nicht wieder aufladbar Nach dem Zusammenbau geladen Sekundärzelle Kann wieder aufgeladen werden Nach dem Zusammenbau typischerweise nicht geladen mindestens 1. Ladung beim Batteriehersteller (Formierung) Batterie Zusammenschaltung mehrerer Zellen Batterie Zelle 7 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

8 Galvanische Elemente In galvanischen Elementen wird eine chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt! Primärelemente (z.b. kleine Einwegbatterien) Sekundärelemente (z.b. Blei-Säure-Akkumulatoren) Durch eine Oxidation und eine gleichzeitige Reduktion wird Strom erzeugt. (irreversibel) Zellen, bei denen der Lade- und Entladevorgang umkehrbar sind. Die Elektrodenreaktionen vermitteln den Übergang zw. Elektronenleitung in Elektroden und Ableitern und der Ionenleitung im Elektrolyten 8 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

9 Grundbegriffe Typ: 5,5 Ah Lithium-Ionen-Zelle Laden Ladestrom Ladespannung Entladestrom Entladespannung Entladen Nennkapazität: Nennstrom I1 oder 1C: Nenntemperatur: Strommenge Ah (Beispiel 5,5 Ah) Strom, für die Entladung während der nominalen Entladezeit (z.b. 5,5 Ah / 1 h = 5,5 Ampere) z. B. 25 C, da Kapazität der Batterien abhängig von der Temperatur (Arbeitstemperaturbereicht -25 C bis 50 C) Ladespannung: Zellenspannung am Ende des Ladevorganges (z.b. 4,2 V) abhängig von der Batteriechemie Entladeschlussspannung:Zellenspannung am Ende der Entladung ohne eine Tiefentladung zu verursachen, abhängig vom Entladestrom und Umgebungstemperatur (z.b. 2,5 V V/Zelle bei 1C und 25 C)

10 Abkürzungen aus der Batteriewelt SOC State Of Charge: Kennzeichnet den Ladezustand einer Batterie in % DOD Depth Of Discharge: Kennzeichnet die Energieentnahme aus der Batterie bezogen auf die Batteriekapazität in % OCV Open Collector Voltage: Ruhespannung in V BOL Begin Of Life : Anfang der Batteriegebrauchsdauer EOL End Of Life: Ende der Batterielebensdauer SOH State Of Health: Stellt den Zustand der Batterie dar als eine Art Alterungsfortschritt SOF State Of Function: Stellt die Funktions-/Leistungsfähigkeit der Batterie dar

11 Galvanische Elemente Entladung Stromfluss Verbraucher Ladung = Stromfluss Gleichrichter e - e - Anionen e - Kationen e - Negative als Anode Kationen Positive as Kathode Elektrolyt z.b. H 2 SO 4 + x H 2 O Negative als Kathode Anionen Elektrolyt Positive als Anode 11 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

12 Elektrochemische Zelle Die Materialkombinationen der beiden Elektroden und die dabei ablaufenden Reaktionen bestimmen die Spannungslage der Zelle! Spannungslage 1,93 V 1,70 V Blei-Säure-Zelle -0,23 V Beispiel Blei-Säure-Batterie: Positive Elektrode (PbO 2 ) Negative Elektrode (Pb) = 1,70 V = I-0,23 VI = 1,93 V 12 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

13 Galvanische Elemente Luigi Galvani: Entdeckte durch Experimente mit Froschschenkeln die Kontraktion von Muskeln, wenn diese mit Kupfer und Eisen in Berührung kamen, wobei Kupfer und Eisen auch verbunden sein mussten. Galvani stellte also unwissentlich einen Stromkreis her, bestehend aus zwei verschiedenen Metallen, einem Elektrolyten ("Salzwasser" im Froschschenkel) und einem "Stromanzeiger" (Muskel). 13 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

14 Geschichte der Batterie - Die ersten Schritte Wenn Voltas Theorie stimmt, dass man zur Erzeugung einer Spannung nur zwei Metalle und eine salzhaltige Flüssigkeit benötigt, müsste eine herkömmliche Zitrone als Elektrolyt ausreichen! Kupfer (positiv) Elektrolyt (Zitronensäure) Zink (negativ) Mit Äpfeln funktioniert es auch 14 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

15 Geschichte der Batterie - Die ersten Schritte Luigi Galvani Experimente mit Froschenkeln Alessandro Volta Batterie mit wechselweise übereinander geschichteten Kupfer- und Zinkplatten (Cu/Zn). Die Platten wurden durch Tuchfetzen, die mit Säure getränkt waren, voneinander getrennt Johann Wilhelm Ritter Ritter sche Säule (erster Akkumulator) Die Säule bestand aus übereinandergeschichteten und mit Tafelsalz (Natriumchlorid) getränkten Kupfer- und Kartonscheiben. Diese Vorrichtung konnte mit elektrischem Strom geladen werden und gab bei der Entladung den Strom wieder ab. Sie gilt als Urform des Akkumulators, der wieder aufladbaren Batterie. 15 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

16 Geschichte der Batterie Der erste Akku und Primärbatterie Gaston Planté brachte einen brauchbaren Bleiakkumulator heraus, bei dem das elektrochemisch aktive Material der Elektroden durch wiederholtes Umladen erzeugt wurde Georges Leclanché Das Leclanché Element stellt eine Batterie (Primärelement) dar und war in der ursprünglichen Form mit flüssigem Elektrolyt gefüllt. Verbesserungen führten zu einem gelierten Elektrolyten. Dies war eine Vorläufer der modernen Trockenbatterien wie der Zink- Braunstein- und der Alkali-Mangan-Batterie Adolph Müller Gründung der Accumulatoren Fabrik Aktiengesellschaft (Abkürzung AFA) mit Geschäftssitz in Berlin und Hagen (spätere Varta) Um 1900 erste Anlasserbatterie (Starterbatterie) 16 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

17 Geschichte der Batterie wartungsfreie alkalische Systeme 1933 Adolf Dassler Grundpatent zur Entwicklung von gasdichten NiCd Akkumulatoren Georg Neumann Nutzung des Grundlagenpatents von A. Dassler mit der Beschreibung einer gasdichten Gehäuseform für NiCd Akku-Technologie 50er Jahre - Serienreife gasdichte NiCd Zellen 1990 NiMH Batterien. Das giftige Cadmium wurde hier durch Wasserstoff bindende Metall- Legierungen ersetzt. Eingesetzt werden z.b. Metallhydride wie LaNi5 (Lanthan) und Ti(Zr)Ni2, diese enthalten keine giftigen Komponenten und können große Mengen von Wasserstoff bei kleinen Volumina speichern. 17 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

18 Geschichte der Batterie Hochtemperaturbatterien 1967 J.T Kummer und H. Weber Vorstellung des Konzeptes für Hochtemperaturbatterien (NaS) Chloride und BBC (ABB) Entwicklungsbeginn der NaS (Natrium-Schwefel) Hochtemperaturbatterie Anfang der Anfang 80er CSIR Labor Entwicklung der NaNiCl (Natrium-Nickelchlorid) Hochtemperaturbatterie, auch bekannt als ZEBRA Batterie Hochtemperaturbatterien arbeiten mit flüssigen Elektroden. Das bringt den Nachteil mit sich, dass die Betriebstemperatur C betragen muss. 18 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

19 Geschichte der Batterie Lithium-Ionen-Zellen 1938 Die Vorzüge von Lithium als Elektrodenmaterial waren schon früh bekannt und bereits 1938 gab es eine Lithium- Schwefeldioxid-Batterie (metallisches Lithium!) 1990 Erste Lithium-Ionen-Batterie wird von Sony auf dem Markt gebracht Li + Li + Li + Li + Li + Lithium-Ionen-Akkus werden auch Swing-, Shuttle- oder Ionentransfer- Batterien genannt, da die Lithium- Ionen in das Atomgitter des Anodenuns Kathodenmaterials ein- und ausgebaut werden Li + LiMn 2 O 4 (Kathodenmaterial z.b. spinell) Kathodenmaterial (spinell) LiPF 6 (Leitsalz gelöst im organischen Elektrolyt EC, PC, DMC) Li 1-x C 6 (Anodenmaterial z.b. Graphit, Koks) 19 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

20 Vergleich verschiedener Kathodenmaterialien Lithium-Ionen-Zellen Entwicklung von Lithium-Ionen-Zellen Beispiel: Bewertung verschiedenster Kathodenmaterialien Evaluierung der Kombination verschiedenster Materialien in Bezug auf Energiedichte, Leistungsdichte, Sicherheit, Stabilität und Kosten erforderlich. LiFePO 4 Kathodenmaterial Energiedichte Leistungsdichte Sicherheit Lebensdauer Kosten LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 LiFePO 4 LiMn 2 O 4 20 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

21 Vergleich der Eignung verschiedener Batterietechnologien Eignung für den Hybridantrieb NiMH Lithium-Ionen-Zellen Ladezustand SOC [%] 100 % 80 % 60 % 40 % Verkürzung der Lebensdauer zulässiger Betriebsbereich optimaler Betriebsbereich 100 % 80 % 60 % 40 % Optimaler Arbeitspunkt 20 % 0 % zulässiger Betriebsbereich Verkürzung der Lebensdauer 20 % 0 % Vorteile für Lithium- Ionen Technologie aufgrund des größeren Arbeitsbereiches und Energiedichte 21 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

22 Vergleich theoretische und praktische Energiedichten Berechnung der theoretischen Energiedichte (Beispiel Blei-Säure-Batterie): Gesamtreaktion: Masse (pro mol): 207g g + 196g = 642 g Entladung 606 g + 36 g = 642 g Masseumsatz: Pb + PbO H 2 SO 4 2 PbSO H 2 O Ladung Abgabe und Aufnahme von zwei Elektronen bei der Reaktion: Elektrizitätsmengenumsatz: 2 F = 2 x C = 53,605 Ah Energie pro mol: 53,6 Ah x 1,93V = 103,4 Wh Energiedichte: 103,4 Wh / 0,642 kg = 161 Wh/kg Positive Elektrode (PbO 2 ) Negative Elektrode (Pb) = 1,70 V = I-0,23 VI = 1,93 V theoretische Energiedichte: = 161 Wh/kg 22 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

23 Vergleich theoretische und praktische Energiedichten Theoretische Energiedichte Wasser (Elektrolytkonzentration) 87 - Säureüberschuss (für Wideraufladung) Umsetzung der aktiven Masse nur 36%, da keine ideale Reaktionsoberfläche - Positives, negatives Gitter zur Massefixierung - Separator, zur Trennung der Elektroden (+ und -) - Gehäuse, Deckel, Batteriepole für mechanischen Aufbau 27 Praktische Energiedichte Spezifische Energiedichte [Wh/kg] 23 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

24 Vergleich Energiedichten verschiedener Batterietechnologien 24 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

25 Einsatz elektrischer Speicher im PKW Nach verschiedenen Quellen wurde das erste Elektrofahrzeug im Jahr 1839 von Robert Anderson in Schottland gebaut. Damit wäre das Elektroauto 36 Jahre älter als das Automobil mit Verbrennungsmotor (1875). Aufgrund von Problemen in der Speichertechnik, Gewicht und Kosten wurde ab 1905 der Elektroantrieb weitgehend vom Verbrennungsmotor verdrängt. Camille Jenatzy in seinem Elektroauto La Jamais Contente, 1899 Erster Mensch schneller als 100km/h Hansa-Lloyd Elektro- Lastwagen CL5 oder DL5, Bj.1923 Ein wichtiger Vorteil des Verbrenners ist bis heute die hohe Energiedichte von und das schnelle Betanken mit flüssigem Kraftstoff! Benzin: 12kWh/kg bzw. 8kWh/l 25 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

26 Einsatz elektrischer Speicher im PKW Eine Renaissance erfuhr das Elektroauto ab 1990 von verschiedenen Herstellern. Aber auch das Design von so genannten Hybrid-Fahrzeugen wurde vorangetrieben. Toyota brachte mit dem Prius 1 das ersten Serienfahrzeug mit Hybrid-Antrieb 1997 auf den Markt. EV1 von GM GM Silverado Mild Hybrid Truck 2003 Seitdem haben immer mehr Hersteller Hybrid-Fahrzeuge im Angebot. In den kommenden Jahren wird sich das noch verstärken! Prius 2 Tesla Roadster 26 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

27 Bedeutung der Elektrifizierung wird deutlich ansteigen Emissionsfreie Elektrofahrzeuge (EV) (langfristig) Unterstützung des Verbrennungsmotors durch Elektromotor (mittelfristig) Steigerung der Effektivität des konventionellen Antriebstranges (kurz- und mittelfristig) 100 % Fossile Kraftstoffe Erneuerbare Kraftstoffe Anzahl der produzierten Fahrzuge 0 % 1 Kraftfahrzeug (Verbrennungsmotor) Energie vom Netz 2 Hybrid Fahrzeug (Verbrennungsmotor + Elektromotor) 3 Elektrofahrzeug (Elektromotor) ZEIT 27 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

28 Vergleich CO 2 Emissionen verschiedene Fahrzeuge 713 g / km 57 g t x km 79 g t x km 290 g / km 475 g / km CO 2 Emissionen / Distanz 194 g t x km CO 2 Emissionen / Distanz x Cargo 140 g / km 325 g t x km 28 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

29 Vergleich der Anforderungen für verschiedene Hybridfahrzeuge PKW LKW BUS Anzahl Lade- / Entladezyklen Typische Energie > (2-8 % DOD) 0,5 2,0 kwh (2-8 % DOD) 1,0 4,0 kwh (2-8 % DOD) 2,0 8,0 kwh Typische Leistung 10 kw - 40 kw 20 kw - 80 kw 40 kw kw Typischer Lade- /Entladestrom 1C - 20C 5C - 50C 5C - 50C Kaltstartleistung 3-5 kw 10 kw 20 kw Beanspruchung gering hoch sehr hoch Mechanische Anforderungen moderat sehr hoch sehr hoch 29 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

30 Anforderungen an die Batterie - Tägliche Fahrzeit Wie lange fahren Sie täglich mit einem PKW im Durchschnitt? Deutschland 43,0 Spanien 18,9 Frankreich 39,0 Niederlande 32,4 Österreich Finnland 33,0 37,7 Durchschnittliche Fahrzeit ca. 35 min Schweden Großbritannien Schweiz Norwegen 35,0 36,5 35,3 38,9 Quelle: Eurostat 87/2007 Verkehr Statistik kurz gefasst 30 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

31 Anforderungen an die Batterie - Tägliche Fahrstrecke Welche Distanz fahren Sie täglich im Durchschnitt? Tschechische Republik 21,9 Dänemark Deutschland Frankreich 37,3 36,9 35,3 Niederlande Österreich Finnland 28,1 31,9 41,8 Durchschnittliche Fahrstrecke ca. 35 km Schweden 44,1 Großbritannien Schweiz Norwegen 31,8 37,1 37,9 Dennoch wird eine größere Reichweite bei E-Fahrzeugen erwartet *Quelle: Eurostat 87/2007 Verkehr Statistik kurz gefasst 31 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

32 Vergleich der Anforderungen Hybrid- und Elektrofahrzeuge Hybridfahrzeug Plug-In -Hybrid Elektrofahrzeug (HEV) (PHEV) (EV) Typ. Zellkapazität Zyklenzahl ca. 5 Ah > (8 % DOD) ca. 20 Ah > 2000 Zyklen (80 % DOD) ca. 50 Ah > 2000 Zyklen (80 % DOD) typ.gesamtenergieinhalt 0,5-5,0 kwh 5 15 kwh kwh typ. Leistung Lade-/Entladestrom [C Rate] Effizienz 10 kw kw 20C - 50C > 95 % 10 kw 100 kw 3C 50C > 95 % kw 1C - 3C % 32 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

33 Herausforderungen Systemintegration 6 Gehäuse 7 Sicherhe 5 Kühlung 4 Software 2 Elektromechanische Komponenten 3 Elektronik 1 Zellen 33 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

34 Elektrische und elektro-mechanische Komponenten Software + Sicherungen Schutz gegen Überladungen HV Stecker Fahrzeugleistungsinterface BMC Zustandbestimmung der Batterie Isolationsüberwachung Überwachung Vorladung Überwachung Hauptschütz Schütze Unterstützung der Notabschaltung CSC Temperatur- und Spannungsmessung der Zellen Balancing der Zellen 34 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

35 VDA Prüfspezifikation Zusammenfassung Nr. Prüfung 1 Kontrollierter Stoß 2 Penetration 3 Falltest 4 Eintauchen 5 Überschlagssimulation 6 Aufpralltest 7 Thermische Stabilität 8 Simuliertes Kraftstofffeuer 9 Hochtemperaturlagerung 10 schnelle Ladung / Entladung 11 Thermisches Zyklisieren 12 Überladung / Überspannung 13 Kurzschluss 14 Tiefentladung / Verpolung 15 Partieller Kurzschluss Ergebnis 35 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

36 Leistungsdichte- und Energiedichteanstieg wird vorausgesetzt Leistungsdichte [W/l] Energiedichte [Wh/l],000 HEV Zellen EV Zellen HEV Zellen EV Zellen ,000 10,000 [W/kg] [Wh/kg] 100 % 20 C (typischer SOC HEV 50 % - 60 %) - Zellenvolumen ohne Berücksichtigung der Ableiter - Zellenvolumen ohne Berücksichtigung der Ableiter 36 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

37 Vision von Energiespeichersystemen Energiedichte [Wh/kg] Zukünftige Entwicklungsrichtung Theoretische Energiedichte Praktische Energiedichte Labormuster Wh/kg 320 Wh/kg Wh/kg 320 Wh/kg 250 Wh/kg 650 Wh/kg bis 2000 Wh/kg bis 3500 Wh/kg bis 3500 Wh/kg Wh/kg NiZn Li-Ion Li/S Li/MeF y Li/F 2 Li/O 2 37 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

38 Vision von Energiespeichersystemen 38 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

39 Familienkonzept und modulares Design für Kernkomponenten notwendig Batteriesystem Leistungselektronik Antriebsmaschine Induktionsmaschine (Kurbelwelle) [ ] fremderregte Synchronmaschine (Achsenantrieb) Mild Hybrid Voll Hybrid Elektrofahrzeug 39 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

40 Erfolg der EVs bedingt geeignete Infrastruktur und Energiespeicherung Infrastruktur (Netz) Infrastruktur Energiespeicherung Kernkomponenten von Elektrofahrzeugen Ladegerät adegerät Teil des Fahrzeugs oder der Infrastruktur Li-Ion Batterie Wandler + DC/DC + EV Kontrolle (DC/AC) Elektrische Maschine 40 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

41 Erfolg der EVs bedingt gesetzliche Regulierungen in der EU Preisdifferenz gegenüber einem Benzinmotor 2008 Elektro Full Hybrid Mild Hybrid Erdgas Autogas Entscheidend für den Erfolg ist auch der Kostenaspekt Die Vergangenheit hat gezeigt, dass der Konsument, wenn er nicht per Gesetz gezwungen wird, nur auf umweltfreundliche Technologien umschwenkt, wenn sich keine erheblichen Mehrbelastungen ergeben. Diesel / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

42 aktuelle Förderung für Elektrofahrzeuge in der EU ,00 Erlass der Umsatzsteuer auf den Kauf (einmalig) Erlass der Kfz-Steuer 838 (jährlich) Prämie bei Kauf (5.000 EUR vs EUR) Erlass Zulassungssteuer (PS-abhängig) (einmalig) (einmalig) maximale Förderung , ,00 Steuererlass bei Kauf (auf Einkommenssteuer anrechenbar) (einmalig) 6.142, , , ,00 Aufgrund Kfz-Steuer und Vergünstigung für E-Fzg , ,00 45,00 118,00 DK J F CHN P GB USA E I D S Quelle: McKinsey 42 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

43 aktuelle Produktionskapazitäten Lithium-Ionen-Zellen Lithium-lonen-Zellen Produktion (Millionen Zellen 2006) Sanyo Samsung Sony BYD LG Panasonic Hitachi NEC Toshiba GS Yuasa JCI/Saft A123 Tesla LiTec Gaia Leclanche (LLI) 50 <50 1 <50 1 <50 1 <50 1 <50 1 <50 1 <50 1 < Hohe Konzentration der Lithium-Ionen- Zellenhersteller in Asien Quelle: Institute for Information Technolohgy Market Forecast 03/ / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

44 Lithium-Verfügbarkeit Lithium nicht unbegrenzt verfügbar, wie auch viele andere Rohstoffe Wirtschaftliche Verfügbarkeit ca. 6 Mill. Tonnen Lithium weltweit aktuell geschätzt Reserven gut doppelt so viel (zusätzlich gelöstes Li in den Weltmeeren) Reserven stark konzentriert in Südamerika (> 75%) Bolivien Chile China Andere 41% 38% Quelle: DoE, Evans, FMC, SQM, Madison Avenue Research, Roland Berger 4% 17% Bedarf (Beispiel): Bedarf bei 3,6 V-Technologie ca. 1 g Li für 4-5 Wh (konservativ) Aktuelle Produktion bei ca Tonnen/ Jahr, das entspricht 8 Millionen PHEV mit 10 kwh Steigerung der Produktion schwierig, muss aber mittelfristig geplant werden. Vollständiges Recycling von Beginn an erforderlich und stärkste Bemühungen notwendig. 44 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

45 Herausforderung: Kostenentwicklung -35% Produktionsoptimierung (Massenprod., Minimierung Ausschuss) 1) 5.5 Ah UHP-Zelle für HEV, Softpack -15% Neue Materialien Zellkosten 1) 100% -10% Zellen Standardisierung -5% Materialpreis 35% / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

46 Zusammenfassung Große Herausforderungen/Potentiale stecken auch im Bereich der Systemintegration, nicht nur im Bereich der Batterietechnologien. Das Systemkonzept muss in der Lage sein, unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Eine große Anzahl von elektrischen und elektromechanischen Komponenten ist für Hybrid(HEV)- und Elektrofahrzeuganwendungen möglichst identisch zu gestalten. Unterstützung im Rahmen des Konjunkturpakets für die weitere Entwicklung der Elektromobilität ist bereitgestellt, womit vor allem die Batterieforschung und Markteinführung von Elektrofahrzeugen gefördert wird. Von der erfolgreichen Markteinführung der Hybridfahrzeuge (HEV) profitieren die Elektrofahrzeuge (EV) und eröffnen langfristig die Möglichkeit der Nutzung von erneuerbaren Energien und der dezentralen Energieversorgung für den Fahrzeugantrieb. 46 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG

47 Thank you for your Attention 47 / Peter Birke, Michael Schiemann / Januar 2010 Continental AG