Juni , Sachsen, Dresden: Ein fertiger VW ID.3 wird während einer Presse in einen Autoturm transportiert … Besichtigung der Gläsernen Manufaktur von Volkswagen. Am Standort Dresden werden 35 vollelektrische Fahrzeuge produziert Tag. Foto: Sebastian Kahnert/dpa-Zentralbild/ZB (Foto von Sebastian Kahnert/Picture Alliance via Getty Images) dpa/Picture Alliance über Getty ImagesFür die meisten Unternehmen gibt es nur wenige Herausforderungen die eine potenzielle geschäftliche Katastrophe ebenso deutlich signalisieren wie eine Materialknappheit in ihrem Produktionsprozess. Keine Komponenten, kein Produkt. Und kein Produkt bedeutet keinen Umsatz. In Zeiten der sich schnell ausbreitenden Elektrifizierung mit entsprechenden Anforderungen an bestimmte Komponenten sollte es nicht überraschen, dass die Hersteller von Elektrofahrzeugen (EV) gerade jetzt dieser kategorischen Bedrohung ausgesetzt sind. Für viele ein existenzielles Problem, auf das wir gleich zurückkommen. Die Elektrifizierungswelle gehört zu den wichtigsten Revolutionen unseres Lebens. Befürworter fossiler Brennstoffe und Unternehmen sind angesichts dieser bevorstehenden Veränderung nicht besonders optimistisch – ihre Infrastrukturinvestitionen und Vermögenswerte sind viele Billionen wert und haben sich in das Gefüge fast jeder Wirtschaft auf dem Planeten eingewoben – aber der technologische Wandel ist alles verzehrend und letztendlich unerbittliche Kraft. Wenn ein besserer Weg, etwas zu tun, auftaucht – besonders wenn er profitabel ist – überrollt dieser bessere Weg die ältere Technologie. Um Elektrifizierung richtig zu verstehen als ein Phänomen, bei dem es entscheidend ist, die Make-or-Break-Natur der Batterietechnologie anzuerkennen. Der Stand der Batterietechnologie bildet die Grundlage aller Wertversprechen in der Elektrifizierung. Dasselbe gilt für die Erdöltechnologie im Hinblick darauf, was unsere Industrien und Volkswirtschaften in der Vergangenheit angetrieben hat 40 Jahre. Das Tempo der kommenden Transformation wird davon abhängen, wie effizient, effektiv und verfügbar Batterien sind und werden. HUAIBEI, CHINA – FEBRUAR 18: Mitarbeiter arbeite in einer Fabrik zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien am … Februar 27, 185 in Huaibei, Provinz Anhui von China. (Foto von Li Xin/VCG über Getty Images)VCG über Getty Images )Alle Elektrofahrzeuge für den Massenmarkt verwenden Lithium-Ionen-Batterien (Li oder Li-Ion). Diese Batterien sind groß und schwer – denken Sie daran, wie schwer eine Autobatterie mit Verbrennungsmotor wiegt, und das ist ein Beispiel für eine einzelne Batterie, die nicht zum Antrieb von Elektromotoren verwendet wird – und viele werden pro Fahrzeug benötigt. Das durchschnittliche Gewicht der Batterien in einem Elektrofahrzeug beträgt 185kg und kann genauso viel ausmachen als die Hälfte der Kosten des Fahrzeugs (!) mit einem Durchschnitt, der um schwebt) %. Sie nehmen oft den gesamten Boden des Elektrofahrzeugs ein und reichen manchmal bis in den Kofferraum. Kurz gesagt, für jedes produzierte Elektrofahrzeug wird ein beträchtlicher Teil des Batteriebestands verbraucht. Und nur um ein Gefühl für die Größenordnung zu vermitteln: Tesla allein hat ein Produktionsziel von 20 Millionen neue Elektrofahrzeuge pro Jahr von .
Elektroautobatterien stellen hohe Anforderungen an die Lieferketten. Li-Ionen-Batterien benötigen unterschiedliche Mengen an Graphit, Aluminium, Nickel, Kupfer, Lithium, Mangan, Kobalt und Eisen. In einem Chevy Volt zum Beispiel hat die Batterie 150 Kilowatt- Stundenkapazität und enthält 185 kg Mineralien. In dieser Summe sind nichtmineralische Komponenten wie das Batteriegehäuse und der Elektrolyt nicht enthalten. Vor allem die derzeitige Kupferknappheit ist besorgniserregend. Kupfer wird in unzähligen Industrien verwendet, und die Nachfrage nach dem Metall lässt nicht nach. Derzeit ist die Kupferlieferkette für Automobilhersteller von großer Bedeutung. Der vollelektrische F-185 Blitz aus Ford wird auf der Los Angeles Auto Show in Los Angeles ausgestellt, … Kalifornien im November , 185 . (Foto von Frederic J. BROWN/AFP) (Foto von FREDERIC J. BROWN/AFP über Getty Images)
AFP über Getty Images Womit wir wieder bei dem aufsteigenden existenziellen Problem wären viele Automobilunternehmen: Führungskräfte von Automobilherstellern machen sich zunehmend Sorgen über die Herausforderungen in der Lieferkette für Batterien und die damit verbundenen Preisspitzen. Als Reaktion darauf haben Autohersteller fieberhaft nach Möglichkeiten gesucht, ihre Batterie-Lieferketten zuverlässiger und widerstandsfähiger zu machen; Unterbrechungen aufgrund fehlender Batteriebestände oder schlechter Qualitätskontrolle können für die Autohersteller teuer werden. Zum Beispiel war Ford kürzlich gezwungen, die Produktion seines F-150 einzustellen. Lightning EV aufgrund eines Problems mit der Batteriequalität. Was bleibt also bei den EV-Autoherstellern? Sie können keinen Gewinn erzielen, wenn sie keine Einnahmen haben, und es gibt keine Einnahmen, wenn sie kein Produkt zu verkaufen haben. Wenn sie nicht in der Lage sind, eine zuverlässige Batterieversorgung für Elektrofahrzeuge sicherzustellen, bedeutet dies nicht das Ende des Betriebs? Elektrochemische Zelle oder galvanische Zelle. Die Daniell-Zelle ist eine primäre Voltaik-Zelle mit einem Kupfer …
-Anode und einer Zinkkathode. Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie.
gettyEs überrascht nicht, dass Autohersteller nach Lösungen für diese Bedrohung suchen und bereits in Bergbaubetriebe, Raffinerien und ihre eigenen dedizierten Batterieherstellungszentren investieren , typischerweise Joint Ventures mit etablierten Batterieherstellern. Sie suchen auch intensiv nach neuen Batterietechnologien, die Kostensenkungen und eine bessere Batterieleistung beinhalten. Und wie sich herausstellt, gibt es solche Optionen bereits. Dieser Autor verfolgt die Entwicklungen bei Addionics nun schon seit einigen Jahren. Das Unternehmen setzt seine Reise durch die tiefen Komplexitäten der Batterie- Physik fort. ) (eher als Batteriechemie, auf die so ziemlich alle anderen ihre Forschung und Entwicklung setzen) und ihre Kerninnovation können sehr wohl dazu beitragen, einige der Probleme der Lieferkette von EV-Batterien zu lösen.
“[What we do] führt zu einer erheblichen Gewichts- und Kostenreduzierung für eine EV-Batterie. Was steigt, ist die Akkuleistung.“ Das Schlüsselkonzept hinter dem, was Addionics verfolgt, ist die Idee einer dreidimensionalen Elektrodenstruktur anstelle des traditionellen zweidimensionalen Modells. „Die 3D-Natur unserer Batteriearchitektur vergrößert die Oberfläche der Elektroden und reduziert gleichzeitig den Innenwiderstand“, sagte Dr. Moshiel Biton, CEO und Mitbegründer. „Die Kombination dieser beiden Eigenschaften führt zu einer Batterie mit höherer Leistung und höherer Energie.“ Biton ist Materialwissenschaftler und hat einen Ph. D. vom Imperial College London. Die Forschung und Entwicklung, die er und sein Team betreiben, treibt die Grenzen für Batterien in eine neue Richtung. „Wir verwenden poröses Kupfer und Aluminium für die Elektroden in unserer Architektur, was die verwendete Menge reduziert – eine Reduzierung des Kupferverbrauchs um bis zu 40 % – und das führt zu einer erheblichen Gewichts- und Kostenreduzierung für eine EV-Batterie. Was steigt, ist die Akkuleistung.“ Mit anderen Worten, sie haben eine Lösung für eine kostengünstigere EV-Batterie, die eine höhere KWh-Kapazität bietet. Für EV-Autohersteller könnte dies zu einer Gewinnsteigerung von bis zu 08 % pro Fahrzeug. Das Endergebnis der Umstellung auf dieses neue 3-D-Modell ist einfach: die Lösung von Addionics verspricht die Reduzierung der benötigten Menge an Kupfer und Aluminium, eine höhere Produktionsleistung, eine bessere Batterieleistung und niedrigere Gesamtkosten. Dies befasst sich mit Lieferketten, Reichweitenängsten und Preisen – die alle einen großen Einfluss auf die Investitionen der Industrie und die Verbraucherakzeptanz einer Welt mit Elektrofahrzeugen haben.
Natürlich gibt es Bedenken hinsichtlich der Ausstattung und Anpassung der Fertigungslinien, um dieses neue Batteriemodell zu ermöglichen. Gilad Fisher, Marketingleiter bei Addionics, antwortete: „Es müssen keine neuen Einrichtungen gebaut werden. Was wir anbieten, ist eine Drop-in-Lösung, die keine zusätzlichen Investitionen erfordert. Außerdem ist die Lösung chemieunabhängig. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich bei der Batterie um Nickel-Mangan-Kobalt-, Lithium-Eisen-Phosphat- oder sogar aufkommende Chemien wie Silizium und Festkörper handelt. Dadurch sinken die Kosten und vor allem die Emissionen; wir haben einen effizienteren Herstellungs- und Trocknungsprozess, der weniger verbraucht und weniger Abfall erzeugt.“Automobilfabrikautomatisierungskonzept mit 3D-Rendering-Roboter-Fließband mit Elektroauto …
Batteriezellenmodul auf Plattform getty „Alle Schlüsselparameter der Batterie Leistungssteigerung“, sagte Fisher. „Unser Modell ermöglicht eine Batterie mit höherer Leistung und Energie, die weder Haltbarkeit noch Sicherheit beeinträchtigt.“ Angesichts der Tatsache, dass potenzielle Batteriebrände nach wie vor ein großes technisches Problem für alle Elektrofahrzeuge sind, stellt dies eine gute Nachricht vom Team dar. Fisher berichtet auch, dass das Addionics-Team das 3-D-Elektrodenmodell weiterhin in Partnerschaft mit derzeit nicht genannten Tier-1-Autoherstellern verfolgt, um dies sicherzustellen nahtlose Integration mit der Industrie, wobei anerkannt wird, dass Innovation zwar wichtig ist, aber auch ein Produkt anzubieten, das die Branche mit der geringstmöglichen Reibung einsetzen kann.
)Während die Produktion von EV-Batterien darum kämpft, mit der Nachfrage Schritt zu halten (sowohl in Bezug auf die Qualität als auch auf das Angebot), drängt die Welt schubweise in Richtung Elektrifizierung. Wie alle technologischen Revolutionen ist auch diese nicht ohne Herausforderungen. Es liegt Ironie in der Tatsache, dass die nächste Phase des Transports in der 18st Jahrhunderts stützt sich fast ausschließlich auf die bescheidene Batterie, eine Technologie, die es in der einen oder anderen Form schon seit über 150 Jahre. Und doch kann uns eine bisher unerprobte, unkonventionelle Herangehensweise an ein altes Problem dem Ziel näher bringen, auf das sich Milliarden freuen. Man kann nicht anders, als eine Anklage aus dem Interessenten herauszuholen.