Neue Energiespeicher als Schlüsseltechnologie für Elektromobilität

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Ewald Michel
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1 Neue Energiespeicher als Schlüsseltechnologie für Elektromobilität Dr. Claudia Brasse, Li-Tec Battery GmbH VDE-Tagung Geschichte der Elektrotechnik 8. Oktober 2010, Dortmund Seite 1

3 Wichtige Herausforderungen unserer Zeit Der Klimawandel erfordert eine Reduktion des CO 2 -Ausstoßes Die Ölreserven sind begrenzt, Die Ölreserven sind begrenzt, Öl wird zunehmend teurer Öl wird zunehmend teurer Ballungsräume wachsen, individuelle Mobilität nimmt zu, Ballungsräume Feinstaub und wachsen, Lärm belasten individuelle die Innenstädte Mobilität nimmt zu, Feinstaub belastet Innenstädte

wird zunehmend teurer Ballungsräume wachsen, individuelle Mobilität nimmt zu, Ballungsräume

4 CO 2 Reduktion durch Hybrid- und Voll-Elektrofahrzeuge Vollelektrofahrzeug Hybridfahrzeuge Vollelektrofahrzeug bei Nutzung regenerativer Energie

5 Große Zukunft für Lithium-Ionen-Technologie Elektrische Speicherung ist anderen physikalischen Speichern überlegen Li-Ionen zukunftsreichste Technologie bei elektrischen Energiespeichern Ergänzung von fossilen Energieträgern Reduktion CO 2 -Ausstoß Lokale Emissionsfreiheit

zukunftsreichste Technologie bei elektrischen Energiespeichern

6 Hochleistungsspeichersystemen gehört die Zukunft Lead Acid Nickel Metal Hydride Lithium-Ion 125 kg 125 kg 125 kg ca. 5 kwh 0,5 L Diesel ca. 10 kwh 1,0 L Diesel ca. 25 kwh 2,5 L Diesel 33 km Reichweite in km mit einer 125 kg Batterie 69 km 167 km Entspricht einem Verbrauch von 1,5 L Diesel auf 100 km!

25 kwh 2,5 L Diesel 33 km Reichweite in km mit einer 125 kg Batterie 69 km 167 km 0

7 Zyklenfestigkeit entscheidet über Gesamtfahrleistung Blei 500 Zyklen Blei Ni-MH Standard Li-Ionen Li-Tec Li-Ionen 800 Zyklen NiMH 1500 Zyklen Standard Li-Ionen Premium Li-Ionen Zyklen Premium Li-Ionen Gesamtfahrleistung über die Lebensdauer in km

Standard Li-Ionen Premium Li-Ionen2000-2500 Zyklen Premium Li-Ionen - 50.000 100.

8 Die Vorteile der Lithium-Ionen Batterie sind überzeugend Hohe Energie- und Leistungsdichten Niedrige Selbstentladung 100% tiefentladbar Hohe Zellspannung (3,6 V) Li-Ionen Technologie im Vergleich zu anderen Technologien in Wh/l Spez z. Energie aber es bestehen noch Sicherheitsbedenken! Pbacid NiCd NiMH Li-Ion Spezif. Energie in Wh/kg

Vergleich zu anderen Technologien in Wh/l Spez z.

9 Für den Batterieeinsatz im Automobil ist das Chemie-Fünfeck entscheidend Hoher Energieinhalt Schnelles Laden Kaum Selbstentladung Funktion bei jeder Temperatur Sicherheit Kein Überhitzen bei Belastung, Kurzschluss, Überladen oder Beschädigung Leistung Elektrochemie Materialwissenschaften Grenzflächenchemie Polymerchemie Nano-Technologie Kosten Hohe Zyklenfestigkeit und robustes Temperaturverhalten für lange Lebensdauer Verfügbarkeit Langlebigkeit

Überladen oder Beschädigung Leistung Elektrochemie Materialwissenschaften Grenzflächenchemie Polymerchemie

10 Konzepte zur Elektrifizierung des Antriebstrangs Internal combustion engine (Gasoline/ Diesel) Hybrids Eletrical Driving emissionfree Degree of Electrification 0% Stop/ Start (RSG) Mild Hybrid Full Hybrid Plug-In Hybrid (paralle l) Plug-In Hybrid (serial/ Range Ext.) Fuel-cell Battery 100% Quelle: Daimler S-Class BlueHybrid

Electrification 0% Stop/ Start (RSG) Mild Hybrid Full Hybrid Plug-In Hybrid

11 und ihre Nutzung im Alltag Langstrecke Intra-Städtisch Inner-Städtisch Verbrennungsmotor Hybridisierung Plug-In/Range Extender Brennstoffzelle Plug-In/Batterieantrieb t i

12 Li-Ionen Technologie Evolution und aktuelle Herausforderungen 1991, 0.7Ah 2010, 2.6Ah 3.xAh Safety Energy Energy Safety Quelle: ITRI Taiwan R.o.C > 2010, > 20 Ah Cycle life Cost Energy Safety Power

13 durch enorm hohen Energiespeicherbedarf für e-mobilität >8000 Zellen = Brückentechnologie ca. 100 Zellen Pouch 50 Ah = Serientechnologie

14 Elektrochemische Speicher sind High-Tech Chemie in der Dose

15 oder in der Pouch-Verpackung Kathode Keramischer Separator Anode 120 Lagen ~ 1kg (40 Ah)

16 was auch aufgrund der Komplexität entsprechende Kapitalintensität bedeutet Zellkomponenten = interne Chemie 7% Fertigung von 100 Tsd. EV Batterien: Gesamtinvestitionsbedarf ~ 450 Mio. 58% 35% Zellkomponente Zellen Batterien

17 Alternative Antriebe in Deutschland heute noch selten Hybrid Elektro Erdgas Flüssiggas Jahr Anteil alternative Antriebe an Gesamtbestand ,171% ,331% ,562% ,946% ,122% Zuwachs in 2010 absolut relativ Elektro 136 9% Hybrid % Quelle: Kraftfahrtbundesamt

2006 0,171% 2007 0,331% 2008 0,562% 2009 0,946% 2010 1,122% 100.

18 aber Mrd. -Markt für die Zukunft prognostiziert Millionen Fahrzeuge HEVs PHEVs und EVs Quelle: Deutsche Bank Studie

000 Millionen Fahrzeuge 12.000 10.000 8.

19 Chancen für Batterietechnologie aus Deutschland Technologiekompetenz und Systemverständnis Automatisierungs- und Fertigungstechnologie Hohe Vernetzung Ausbildungsstandards

20 Li-Tec Battery Company & Business

21 Li-Tec JV of Evonik and Daimler Technology basis out of 12 years experience in Evonik R+D Center 2005 Foundation of Li-Tec Battery 2008 new shareholder structure Evonik(50.1) /Daimler (49.9) 9) One of the most advanced infrastructure for Li-Ion production in Europe m 2 plant area, > 220 employees Current capacity ramp up to >2 mio. until 2012 Future capacity more than 15 Mio Cells p.a. (Daimler and others) ISO 9001:2008 Certified TS Certification ongoing

22 Vision and Mission: Li-Tec Battery Leading manufacturer of large Li-Ion cells in Europe Focus on vehicles and stationary applications Your preferred partner Slide 22

23 Evonik & Daimler non exclusive alliance along the value chain Evonik Industries AG Daimler AG 100 % 50,1 % 49,99 % 10 % 90 % Evonik Litarion Li-Tec Deutsche Accumotive Electrodes & Separator Automotive Cells Automotive Cells to 3rd parties Battery Slide 23

24 Our General Business Concept Chemicals Cell Pack Housing Thermal Control Electronic (BMS) Automotive Partners and Lead Customers Industrial Slide 24

25 Slide 25 CERIO cells for mobile and stationary applications

26 External requirements drive new mobility concepts Micro Mild Full PHEV EV Fuel savings 3-5% 10-20% 20-40% 20-60% 100% CO 2 Savings potential 3-5% 10-20% 30-35% >40% 100% Range (Zero Emission) i km km km km Energy content t 1-2 kwh kwh Focus Li-Tec/Evonik 26

27 Kapazitätserweiterung im Plan für Serienstart Zellfertigung in 2011 Stufe Ausblick Stufe 2 ab 2014ff

28 Die Zukunft der Mobilität: Wind und Sonne im Tank

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