Die Batterie-Strategie der US-Autobauer: Ein tiefgehender Blick mit Dr. Veronika Wright.

Dr. Wright, eine erfahrene Batteriewissenschaftlerin gibt einen detaillierten Einblick in die Welt der Batterien und Elektroautos in den USA. Sie ist auch Gründerin der Electrification Academy, eine innovative B2B-Wissensplattform, die darauf abzielt, Unternehmen im Bereich Batterie und Elektrifizierung zusammenzubringen und zu schulen.

"Geladen - Batteriepodcast zur Energiewende": 
Batterie-Strategie der US-Autobauer GM bald beliebter als Tesla? 
Veronika Wright | Geladen Podcast.
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Unsicherheit und fehlende Strategien in der Batterieindustrie.

Der Rückzug des Staates aus der Förderung der E-Mobilität führt zu einer erheblichen Unsicherheit in der gesamten Industrie, die nicht nur auf die USA beschränkt ist.

Die Stimmung in der Industrie.

Die aktuelle Stimmung wird "massive Unsicherheit" und ein "Warten" beschrieben, da niemand genau weiss, wie es weitergeht. Dieses Verhalten und diese Stimmung sind jedoch sehr ähnlich zu dem, was auch in Europa auf Konferenzen beobachtet wird. Es ist also kein reines US-Phänomen.

Schlüsselfaktoren der Unsicherheit:

Politische Unsicherheit: Der unklare Kurs der Regierung und der Wegfall von Förderungen schaffen Unsicherheit.

Preissensibilität: Verbraucher sind weiterhin sehr preissensibel, was die Hersteller unter Druck setzt.

Skepsis: Eine allgemeine Skepsis gegenüber der Elektromobilität, sowohl bei Verbrauchern als auch in Teilen der Industrie, hält an.

Das Problem der fehlenden Strategie.

Ein riesengrosses Problem ist das Fehlen einer klaren Strategie. Sie sieht zu wenige Menschen und Unternehmen, die wirklich noch eine Idee haben, wie das funktionieren kann. Dies ist ein zentrales Thema für die von ihr gegründete Electrification Academy.

Mangelnde Gesamtheitlichkeit: Es wird hinterfragt, ob in der Batterie- und E-Mobilitätsindustrie, sei es in den USA oder Europa, überhaupt eine gesamtheitliche Strategie verfolgt wird. Es fehle an Personen und Unternehmen, die sich umfassend mit dem Thema beschäftigen und an den Fakten und Prozessen interessiert sind, um eine erfolgreiche Industriestrategie zu bewerten und umzusetzen.

Kurzfristige Initiativen: Stattdessen gebe es oft nur kurze Initiativen, Fördermittel, Projekte und Hypes rund um diese Themen.

Langfristige Perspektive fehlt: Ihre Erfahrung und Gespräche mit Branchenexperten, wie Bob Gallan, dem ehemaligen CTO von CATL (dem grössten Zellhersteller weltweit), bestätigen ihre Meinung, dass es nicht genug Menschen gibt, die langfristig auf diese Entwicklungen schauen.

Batteriemarkt USA.

Auf dem Batteriemarkt sind verschiedene spür- und sichtbare Strategien und Entwicklungen zu beobachten, die von Unternehmen und ganzen Regionen verfolgt werden:

Dominanz und Diversifizierung der Zellchemien:

Lithium-Ionen-Batterien (NMC/NCA): 

Diese Batterien, insbesondere Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) und Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA) Oxide, dominieren derzeit den Markt der Elektrofahrzeuge aufgrund ihrer hohen Energiedichte und schnellen Ladegeschwindigkeit. Allerdings sind sie teurer und ihre Rohstoffgewinnung (insbesondere Kobalt) ist problematisch, zudem besteht eine gewisse Brandgefahr. Trotzdem forschen Hersteller weiterhin an deren Verbesserung, um Probleme wie Überhitzung zu beheben.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP): 

LFP-Akkus erleben eine Renaissance und sind auf dem Vormarsch. Sie sind günstiger in der Herstellung, da sie kein Nickel und Kobalt benötigen, was die Rohstoffabhängigkeit reduziert und ethische Bedenken (Kinderarbeit im Kongo) umgeht. LFP-Akkus sind robuster, sicherer und langlebiger (doppelt so viele Ladezyklen wie NMC-Zellen) und weisen eine hohe Recyclingfähigkeit auf. Ihre geringere volumetrische Energiedichte, die bisher eine grosse Reichweite in kleinen Autos erschwerte, wird durch ingenieurtechnische Fortschritte im Batteriedesign (z.B. Cell-to-Pack-Technologie) und in der Zellchemie verbessert. Tesla plant, 75 % seiner zukünftigen Flotte mit LFP auszustatten, und auch Ford und General Motors setzen vermehrt auf diese Technologie. CATL, der weltweit grösste LFP-Batterieproduzent, treibt Innovationen wie extrem schnelles Laden und verbesserte Leistung bei Kälte voran.

Festkörperbatterien (Solid-State-Batteries): 

Sie gelten als die Schlüsseltechnologie der Zukunft für Elektromobilität. Statt flüssigem Elektrolyt verwenden sie feste Materialien, was höhere Sicherheit (kaum brennbar), höhere Energiedichte (Reichweiten über 1.000 km), schnellere Ladezeiten (10-15 Minuten für vollständige Ladung) und eine längere Lebensdauer verspricht. Toyota ist hier ein Vorreiter und plant die Massenproduktion zwischen 2027 und 2028. Allerdings ist die Herstellung technisch hochkomplex und noch sehr teuer, was die Skalierung erschwert.

Weitere aufstrebende Zellchemien:

Natrium-Ionen-Akkus: Nutzen Natrium statt Lithium, sind nachhaltiger und kosteneffizienter, aber haben noch Verbesserungsbedarf bei Leistung und Energiedichte. CATL plant, damit Bleisäurebatterien zu ersetzen.

Magnesium-Ionen-Batterien: Magnesium ist 3.000-mal häufiger als Lithium und einfacher zu recyceln, potenziell günstiger.

Lithium-Schwefel-Akkus: Leicht und günstig, aber derzeit noch verschleissanfällig und mit volumenbezogenen Nachteilen.

Aluminium-Ionen-Batterien: Tesla forscht an dieser Technologie als Teil der Fahrzeugstruktur für Gewichts- und Kostenersparnis.

Gigafactories und Produktionsstrategien:

Massive Investitionen und Skalierung: Unternehmen wie Tesla, BYD, Ford, GM und LG Chem investieren Milliarden in den Bau riesiger Batteriefabriken (Gigafactories) in Nordamerika und weltweit, um die Nachfrage nach EVs und Energiespeichern zu decken und die Produktion zu lokalisieren.

Vertikale Integration (BYD): BYD sticht hervor durch seine umfassende vertikale Integration, bei der fast jedes Bauteil von Batterien über Halbleiter bis hin zu Sitzen im eigenen Haus produziert wird. Dies ermöglichte es ihnen, Produktionsprobleme durch Lieferkettenengpässe, wie den Halbleitermangel, weitgehend zu umgehen.

Innovation in der Produktion:

Cell-to-Pack / Cell-to-Chassis Designs: Tesla und BYD gehen dazu über, Batteriezellen direkt in das Batteriepaket oder sogar in das Fahrzeugchassis zu integrieren, wodurch Modulebenen entfallen. Dies spart Gewicht, Platz und Kosten und verbessert die Struktureigenschaften des Fahrzeugs.

Neue Fertigungsprozesse: Ford entwickelt ein "universal EV production system" mit einer Baum-Formation von Unterbaugruppen und nutzt Unicastings, um die Montagezeit, das Gewicht und die Kosten zu reduzieren. Trockene Elektrodenherstellung verspricht erhebliche Energieeinsparungen.

Automatisierung vs. Manpower: Tesla setzt auf hochautomatisierte "Alien Dreadnoughts", während BYD eine Kombination aus Automatisierung und massivem Personaleinsatz verfolgt, was ihre Fabriken zu "eigenen Städten" macht.

Herausforderungen beim Hochfahren (Ramp-up): Europäische Projekte wie Northvolt haben mit hohen Ausschussraten (bis zu 25-30% im ersten Jahr), organisatorischer Komplexität, mangelnder Erfahrung und Verzögerungen zu kämpfen, die erhebliche Kosten verursachen können (1,1 Millionen Euro pro Tag für eine 40 GWh Fabrik). Die Baugeschwindigkeit in China ist deutlich höher als in Deutschland/Europa.

Lernkurve und Partnerschaften: Unternehmen wie VW (PowerCo) lernen aus den Fehlern anderer und setzen auf einen fokussierteren Ansatz sowie Partnerschaften mit erfahrenen asiatischen Firmen (z.B. Gotion) und nutzen interne Kompetenzen aus dem Konzern, um den Hochlauf zu beschleunigen. Ford lernt direkt von chinesischen Wettbewerbern, indem es deren Autos zerlegt und studiert.

Geopolitische und wirtschaftliche Strategien:

Lokalisierung der Lieferketten: Die USA verfolgen mit dem Inflation Reduction Act (IRA) eine Strategie zur Stärkung der heimischen Produktion und Lieferketten, insbesondere bei Batterien und kritischen Mineralien, um die Abhängigkeit von China zu verringern. Dies führt zu Spannungen mit Europa und China, die sich benachteiligt fühlen.

Preiskampf und Erschwinglichkeit: Der Fokus verschiebt sich zunehmend auf die Produktion erschwinglicher Elektrofahrzeuge für den Massenmarkt. Tesla zielt mit dem Model 2 auf einen Startpreis von unter 16.000 US-Dollar ab. BYD unterbietet bereits etablierte Hersteller mit aggressiver Preisgestaltung. Dieser Preiskampf zwingt traditionelle Automobilhersteller zu drastischen Anpassungen.

Abhängigkeit von China: Die Dominanz Chinas in der Batterieproduktion und bei den kritischen Mineralien ist ein grosses geopolitisches Problem für die westlichen Länder. Trotzdem gehen westliche Unternehmen Partnerschaften mit chinesischen Firmen ein, um Zugang zu deren Technologie und Expertise zu erhalten.

Arbeitsplatzsicherheit: Während der Aufbau von Gigafactories in den USA Tausende von Arbeitsplätzen schafft, führen Handelskonflikte und Tarife zu Unsicherheiten, Investitionsverzögerungen und Entlassungen in der US-Autoindustrie.

Kundenfokussierte Innovationen:

Software-defined Vehicles und OTA-Updates: Lucid und Tesla nutzen Software-Updates über Funk (OTA-Updates), um die Fahrzeuge nach dem Kauf kontinuierlich zu verbessern, was die Leistung, Reichweite und Benutzerfreundlichkeit im Laufe der Zeit optimiert.

Reichweitenoptimierung und Ladeinfrastruktur: Die Entwicklung geht hin zu extrem hohen Reichweiten (z.B. 1.000 km und mehr) und gleichzeitig sehr kurzen Ladezeiten (5-15 Minuten für Hunderte von Kilometern), was die Notwendigkeit eines extrem dichten Ladenetzes reduziert und die Akzeptanz von EVs erhöht.

"Auto als Multifunktionsgerät": Tesla positioniert das Model 2 als vielseitiges Fahrzeug, das verschiedene Funktionen übernehmen kann (z.B. mobiles Büro, Mini-Wohnmobil) und sogar Einnahmen durch autonome Fahrdienste generieren könnte.

Sicherheit und Komfort: Verbesserungen im Batteriedesign zielen darauf ab, die Sicherheit zu erhöhen (z.B. durch nicht brennbare Elektrolyte, besseres Wärmemanagement, Aufprallschutz). Gleichzeitig wird der Innenraumkomfort und die Raumausnutzung in EVs maximiert.

Diese Strategien zeigen einen dynamischen und sich schnell entwickelnden Markt, in dem technologische Innovation, Kostenführerschaft, vertikale Integration und geopolitische Überlegungen entscheidend für den Erfolg sind.

Zellchemien der US-Autobauer: Der Wandel von NMC zu LFP und neue Entwicklungen.

Die Wahl der Zellchemie ist ein entscheidender Faktor für die Strategie der E-Autobauer. Traditionell dominierte NMC, doch LFP gewinnt zunehmend an Bedeutung.

NMC gegen LFP: Aktueller Status Quo.

Historische Dominanz von NMC: Zu Beginn der E-Mobilität hat sich die NMC-Chemie (Nickel-Mangan-Kobaltoxid) etabliert, da sie hohe Energiedichten bot.

LFP als konstante Alternative: LFP (Lithiumeisenphosphat) war zwar immer präsent und wurde traditionell für Energiespeicher eingesetzt, wo die Energiedichte weniger kritisch ist.

Wandel der Wahrnehmung: Die Automobilhersteller haben erkannt, dass LFP auch für die E-Mobilität ausreichend ist, obwohl Energiedichte und Reichweite in der öffentlichen Debatte weiterhin Themen sind. Zudem spielten die kritischen Rohmaterialien in NMC-Batterien eine Rolle bei der Suche nach Alternativen.

Aktuelle Marktverteilung:

• NMC: Macht aktuell 55 % bis 60 % des Marktes aus.
• LFP: Folgt mit 40 % bis 45 %.
• Der Rest verteilt sich auf Spezialitäten wie Natrium-Ionen-Batterien, Festkörperbatterien oder Lithium-Schwefel-Batterien.

GMs Fokus auf LMR und geopolitische Abhängigkeiten.

GM (General Motors) zeigt eine interessante neue Strategie, indem es sich auf LMR (eine Mangan-basierte Chemie) konzentrieren will.

LMR (Lithium-Mangan-reich): Obwohl öffentlich darüber gesprochen wird, gibt es keine Details zur genauen Zusammensetzung. Es handelt sich offenbar um eine Chemie mit einem sehr hohen Mangananteil.

Joint Venture-Strategie: GM verfolgt bei der Entwicklung von LMR ein Joint Venture, eine Strategie, die in den USA sehr stark verbreitet ist, um in den Markt einzusteigen.

LFP-Dynamik und Abhängigkeit von China: Der Trend zu LFP ist in den USA über alle Automobilhersteller hinweg zu beobachten. Es gibt keine spezifischen Autobauer, die hier mehr tun als andere; es ist ein genereller Trend in Richtung LFP.

Geopolitisches Problem:

Fast alle Materialien, die für LFP-Batterien benötigt werden, kommen zunehmend oder hauptsächlich aus China.

Wegfall der US-Steueranreize: Die Kombination dieser Abhängigkeit mit dem Wegfall des US-Steueranreizes "45X Production Tax Credits" (eingeführt durch den Inflation Reduction Act zur Förderung von Solar, Wind, Batterien, Invertern und kritischen Mineralien in den USA) stellt ein grosses Problem dar.

Die Batterieindustrie erlebt derzeit einen tiefgreifenden Wandel, der von der Dominanz etablierter Technologien hin zu neuen, vielversprechenden Zellchemien und Produktionsstrategien führt. Insbesondere bei US-Autobauern ist eine deutliche Verschiebung von NMC- (Nickel-Mangan-Kobalt) zu LFP-Batterien (Lithium-Eisenphosphat) sowie die intensive Forschung an Festkörperbatterien und anderen Alternativen sichtbar. Lithium-Ionen-Akkus, insbesondere NMC (Nickel-Mangan-Kobalt) und NCA (Nickel-Kobalt-Aluminium) Oxide, dominieren den Markt für Elektrofahrzeuge. NCA-Zellen werden hauptsächlich von Panasonic hergestellt und finden sich in Tesla-Fahrzeugen, aber auch bei Samsung für tragbare Geräte:

• Vorteile: Sie bieten eine hohe Energiedichte und schnelle Ladegeschwindigkeit.
• Nachteile: Trotz ihrer Vorteile sind sie relativ teuer. Ihre Rohstoffgewinnung, besonders die von Kobalt, ist problematisch und teuer. Zudem können sie überhitzen und in seltenen Fällen zu Bränden führen, weshalb sie ein Kühlsystem benötigen. Forschende arbeiten kontinuierlich daran, diese Probleme zu beheben und ihre Lebensdauer zu verlängern.

LFP-Akkus erleben eine signifikante Renaissance und sind auf dem Vormarsch, nicht nur in China, sondern auch zunehmend in den USA. LFP-Batterien sind günstiger in der Herstellung, da sie kein Nickel und Kobalt benötigen. Dies reduziert die Rohstoffabhängigkeit und umgeht ethische Bedenken, wie die Kinderarbeit im Kongo im Kobaltabbau. Eisen und Phosphat sind häufig vorkommende und daher günstige Rohstoffe und bieten:

• Sicherheit: Sie sind robuster, sicherer und weniger anfällig für thermische Durchgeh-Effekte oder Entzündungen. Nageldurchdringungstests können sie standhalten, ohne abzubrennen.
• Langlebigkeit: LFP-Akkus halten doppelt so viele Ladezyklen aus wie NMC-Zellen, was eine Lebensdauer von über 500.000 Kilometern ermöglicht. Sie können selbst nach 10.000 Ladezyklen noch bis zu 75 % ihrer ursprünglichen Kapazität aufweisen.
• Recyclingfähigkeit: Sie bieten eine nahezu hundertprozentige Recyclingfähigkeit.

Verbesserungen der Nachteile (Energiedichte und Ladegeschwindigkeit):

Energiedichte: Obwohl LFP-Akkus traditionell eine geringere volumetrische Energiedichte aufweisen, was grössere Reichweiten in kleineren Autos erschwerte, werden diese Nachteile durch ingenieurtechnische Fortschritte im Batteriedesign (z.B. Cell-to-Pack-Technologie) und in der Zellchemie kontinuierlich verbessert. Unternehmen wie CATL, CALB und Gotion High-Tech arbeiten daran, die Energiedichte ihrer LFP-Batterien zu verdoppeln. Das US-Unternehmen One hat ein LFP-Akkupack entwickelt, das 34 % mehr Energie pro Volumen als aktuelle LFP-Batterien bietet.

Schnellladung: CATL hat mit der "Shenxing Battery" angekündigt, eine Reichweite von 400 km in nur 10 Minuten nachladen zu können. Auch bei Kälte sollen die Ladeleistungen deutlich verbessert werden, so dass ein Akku bei -10°C in 30 Minuten von 0 auf 80 % geladen werden kann.

Adoption durch US-Autobauer:

Tesla: Plant, 75 % seiner zukünftigen Flotte mit LFP-Akkus auszustatten. Das Model 2, ein erschwingliches Massenmarkt-Elektrofahrzeug, soll hauptsächlich mit LFP-Batterien ausgestattet werden. Tesla plant zudem den Bau einer LFP-Batteriefabrik in Austin, Texas, zusammen mit CATL.

• Ford: Hat ebenfalls angekündigt, auf LFP-Batterien für erschwinglichere Fahrzeuge umzusteigen und plant eine LFP-Fabrik mit CATL in den USA.
• General Motors (GM): Hat ebenfalls stark auf LFP-Batterien gesetzt. GM hat seine Verkaufszahlen für Elektrofahrzeuge verdoppelt, wobei der Chevy Equinox EV für rund 35.000 US-Dollar (ca. 27.500 US-Dollar nach Anreizen) ein Bestseller ist und eine Reichweite von über 300 Meilen bietet. GM ist das zweitmeistverkaufte EV-Unternehmen in den USA, hinter Tesla. GM erforscht auch LMR, eine Mangan-reiche Chemie.

Motivation: Die Umstellung auf LFP ist eine strategische Entscheidung, um Kosten zu senken, die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen zu verringern und den Massenmarkt für Elektrofahrzeuge zu erschliessen.

Neue Entwicklungen und aufstrebende Zellchemien

Neben der Verschiebung hin zu LFP werden weitere innovative Batterietechnologien entwickelt, die das Potenzial haben, die Zukunft der Elektromobilität massgeblich zu beeinflussen:

Festkörperbatterien (Solid-State Batteries):

Schlüsseltechnologie der Zukunft: Sie gelten als die Schlüsseltechnologie der Zukunft für Elektrofahrzeuge. 

Funktionsweise: Anstelle eines flüssigen Elektrolyten verwenden sie feste Materialien (z.B. Keramiken, Polymere, glasartige Substanzen), um den Ionentransport zu ermöglichen.

Vorteile:

• Sicherheit: Sie sind kaum brennbar und gelten als extrem sicher und praktisch explosionsfest, da kein flüssiger Elektrolyt mehr vorhanden ist, der auslaufen oder chemische Reaktionen beschleunigen könnte.
• Energiedichte: Sie versprechen eine höhere Energiedichte, die Reichweiten von über 1.000 km, sogar bis zu 1.600 km mit einer einzigen Ladung ermöglichen könnte.
• Ladezeit: Deutlich schnellere Ladezeiten von nur 10 bis 15 Minuten für eine vollständige Ladung. QuantumScape (USA) hat bereits 10-80% Ladung in 15 Minuten erreicht.
• Lebensdauer: Eine längere Lebensdauer wird erwartet, da es weniger Nebenreaktionen gibt.
• Umweltfreundlichkeit: Sie verwenden Materialien, die leichter recycelbar und nachhaltiger sind.
• Herausforderungen: Die Herstellung ist technisch hochkomplex und derzeit noch sehr teuer. Die Bildung von Dendriten (Metallablagerungen), insbesondere beim schnellen Laden, kann Kurzschlüsse auslösen. Es bestehen auch Integrationsprobleme aufgrund der Ausdehnung beim Laden/Entladen und des Bedarfs an hohem mechanischen Druck.

Entwicklungsstand: 

• Toyota: Ist ein Vorreiter und plant die Massenproduktion zwischen 2027 und 2028, mit angestrebten Reichweiten von über 1.600 km und Ladezeiten von 10 Minuten. Sie investieren über 13 Milliarden Euro in Forschung und neue Gigafactories.
• BMW: Forscht mit hoher Intensität an der Festkörperbatterie.
• US-Startups: Unternehmen wie Factorial, Quantumscape, Ambri und Solid Power arbeiten ebenfalls an Festkörperbatterien.

Natrium-Ionen-Akkus:

Alternative zu Lithium: Sie verwenden Natrium statt Lithium, was sie nachhaltiger und kosteneffizienter macht, da Natrium viel häufiger vorkommt.

Einsatzgebiete: Geplante Einsatzgebiete sind Elektroautos, Speicherung erneuerbarer Energien und tragbare Geräte.

Herausforderungen: Es gibt noch Verbesserungsbedarf bei Leistung und Energiedichte.

Strategie von CATL: Der weltweit grösste Zellhersteller CATL plant, Natrium-Ionen-Batterien einzusetzen, um Bleisäurebatterien zu ersetzen und damit einen grossen Teil des weltweiten Batteriemarktes zu erobern.

Magnesium-Ionen-Batterien:

Vorkommen und Kosten: Magnesium kommt auf der Erde etwa 3.000-mal häufiger vor als Lithium und kann einfacher recycelt werden, wodurch Magnesiumbatterien potenziell günstiger sind. Es ist zudem ein ungiftiges und essentielles Mineral.

Potenzial: Diese Batterien haben das Potenzial, kurzfristig Blei-Säure-Batterien abzulösen und könnten in fünf bis zehn Jahren auch Lithium-Ionen-Batterien ersetzen.

Herausforderungen: Die Energiedichte ist derzeit noch nicht überragend.

Aluminium-Ionen-Batterien:

Tesla-Forschung: Tesla forscht an dieser Technologie, bei der die Batterie direkt in das Fahrzeugskelett integriert wird.

Vorteile: Sie könnten bis zu 60 % leichter sein als Standard-Lithium-Ionen-Packs, bieten eine höhere Energiedichte und benötigen keine Flüssigkeitskühlung, da Aluminium Wärme natürlich leitet. Dies könnte die Batteriekosten erheblich senken.

Silizium-Anoden:

Potenzial: Siliziumatome können vier Lithium-Ionen speichern, während sechs Graphitatome nur ein Lithium-Ion speichern. Dies bietet das Potenzial, die Speicherkapazität einer Batteriezelle um fast die Hälfte zu steigern.

Herausforderung: Silizium dehnt sich beim Laden stark aus und zieht sich beim Entladen nicht immer in die ursprüngliche Form zurück.

Lithium-Schwefel-Akkus:

Vorteile: Sie sind leicht und günstig.

Nachteile: Derzeit sind sie noch stark verschleissanfällig und haben volumenbezogene Nachteile.

Allgemeine Strategien und Innovationen

Cell-to-Pack / Cell-to-Chassis Designs: Hersteller wie Tesla und BYD integrieren Batteriezellen direkt in das Batteriepaket oder sogar in das Fahrzeugchassis. Dies spart Gewicht, Platz und Kosten und verbessert die Struktureigenschaften des Fahrzeugs.

Gigafactories in Nordamerika: Es werden massive Investitionen in den Bau von Batteriefabriken getätigt, um die EV-Nachfrage zu decken und Lieferketten zu lokalisieren. Ein neuer "Batterie-Gürtel" entsteht in den USA. Diese Lokalisierung soll die Abhängigkeit von China verringern.

Vertikale Integration: BYD ist hier ein herausragendes Beispiel, das fast jedes Bauteil im eigenen Haus produziert, um Lieferkettenengpässe zu umgehen.

Preisstrategien: Der Fokus verschiebt sich zunehmend auf die Produktion erschwinglicher Elektrofahrzeuge für den Massenmarkt. Tesla strebt mit dem Model 2 einen Startpreis von unter 16.000 US-Dollar an.

Software-Defined Vehicles und OTA-Updates: Unternehmen wie Lucid und Tesla nutzen Software-Updates über Funk (OTA), um Fahrzeuge nach dem Kauf kontinuierlich zu verbessern, was Leistung, Reichweite und Benutzerfreundlichkeit optimiert.

Diese Entwicklungen zeigen, dass die Batterieindustrie extrem dynamisch ist und sich ständig weiterentwickelt, um leistungsfähigere, sicherere und kostengünstigere Lösungen für die Elektromobilität bereitzustellen.

Zellformate in den USA: Zylindrisch und Pouch dominieren.

Die Wahl des Zellformats hat erhebliche Auswirkungen auf Produktion, Skalierbarkeit und Sicherheit. In den USA unterscheidet sich die Präferenz deutlich von Europa.

Tesla als Vorreiter und die allgemeine Dominanz.

Teslas Wahl: Tesla hat von Anfang an auf zylindrische Zellen gesetzt. Diese sind gut skalierbar, haben eine effiziente Lieferkette und lassen sich gut in Fahrzeugbatteriepakete integrieren.

Ähnliche Strategie bei Newcomern: Auch Unternehmen wie Lucid und Rivian setzen auf zylindrische Zellen.

US-Marktpräferenz: Im Gegensatz zu Europa, wo prismatische Zellen weit verbreitet sind, dominiert in den USA die Kombination aus zylindrischen und Pouch-Zellen.

Grund für die Abgrenzung: Die prismatischen Zellen kommen alle von asiatischen Firmen, hauptsächlich aus China. Dies ist ein geopolitischer Faktor, der die Präferenz der US-Hersteller beeinflusst.

Entscheidungsfaktoren für Zellformate.

Die Entscheidung für ein bestimmtes Zellformat wird von Autobauern und Zulieferern nicht primär durch die Effizienz der Integration im Fahrzeug getrieben.

Skalierbarkeit und Kosteneffizienz: Vielmehr stehen Skalierbarkeit der Produktion und Kosteneffizienz im Vordergrund.

Geopolitische Situation: Die gesamte geopolitische Situation spielt eine entscheidende Rolle, insbesondere die Abhängigkeit von asiatischen Firmen bei prismatischen Zellen.

Sicherheitsaspekte und thermisches Durchgehen.

Die Form der Zellen hat auch direkte Auswirkungen auf die Sicherheit, insbesondere im Hinblick auf das thermische Durchgehen (Thermal Runaway) von Batteriezellen.

Vorteil zylindrischer Zellen: Bei zylindrischen Zellen, die nebeneinander im Batteriepack angeordnet sind, bleiben Freiräume. Dies ist ein Vorteil für die Sicherheit, da bei einem Thermal Runaway einer Zelle kaum Berührungspunkte zu den Nachbarzellen bestehen, was die Ausbreitung einer Kettenreaktion erschwert.

Nachteil prismatischer und Pouch-Zellen: Prismatische und Pouch-Zellen liegen hingegen in direktem Kontakt zueinander. Was mit einer Zelle passiert, kann sich daher sehr schnell und leicht auf die nächsten übertragen und eine Kettenreaktion beschleunigen.

Sicherheitsmassnahmen: Um dies zu verhindern, werden bei prismatischen und zylindrischen Zellen Materialien zwischen den Zellen eingebaut, um die Ausbreitung eines Thermal Runaway zu vermeiden.

Reparaturfreundlichkeit: In diesem Kontext heben sich Kia und Hyundai als Vorreiter hervor. Diese Unternehmen verwenden zwar keine zylindrischen Zellen, aber sie haben ein sehr gutes System für die Reparatur und das Auseinandernehmen des Gesamtpacks entwickelt. Dies ermöglicht es, bei Problemen das Pack zu öffnen, einzelne Zellen oder Module herauszunehmen und neue einzusetzen, im Gegensatz zu Systemen, die beispielsweise Schaum zur Fixierung verwenden.

In den USA zeichnet sich bei der Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge ein klarer Trend ab: Während prismatische Zellen, die oft von asiatischen Herstellern dominiert werden, in Europa eine grössere Rolle spielen, bevorzugen amerikanische Autobauer zylindrische und Pouch-Zellen.

Dominanz zylindrischer Zellen:

Tesla setzt von Anfang an auf zylindrische Zellen, wie beispielsweise die 4680er-Zellen, die eine höhere Energiedichte und Reichweite bieten als frühere Formate. Tesla plant, 75% seiner zukünftigen Flotte mit LFP-Akkus auszustatten, wobei das Model 2 hauptsächlich LFP-Batterien verwenden soll und Tesla sogar den Bau einer LFP-Batteriefabrik in Texas mit CATL plant. Auch aufstrebende US-Hersteller wie Lucid und Rivian konzentrieren sich auf zylindrische Zellen für ihre Fahrzeuge. Zylindrische Zellen sind kosteneffizient, ausgereift und einfach herzustellen. Sie ermöglichen ein effektives Wärmemanagement und bieten mechanische Stabilität. Trotz ihrer im Vergleich zu anderen Formaten geringeren Packungsdichte, die ein umfangreiches Stütz- und Kontaktierungssystem erfordert, sind grössere zylindrische Formate wie die 4680 durch effizientes internes Design praktikabel geworden. Aus Sicherheitsgründen haben zylindrische Zellen den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Form weniger Berührungspunkte zu benachbarten Zellen haben, was die Ausbreitung eines thermischen Durchgehens im Falle eines Zellbrands verringern kann, im Gegensatz zu prismatischen oder Pouch-Zellen, die in direktem Kontakt stehen.

Im amerikanischen Markt sind Pouch-Zellen, neben den zylindrischen, die am weitesten verbreitete Form jenseits der von Tesla bevorzugten Zylindertypen. Hersteller wie Nissan, Renault und Chevrolet nutzen Pouch-Zellen. Pouch-Zellen sind für eine hohe Leistungsabgabe konzipiert und nutzen den Raum sehr effizient, wodurch sie eine der höchsten Wirkungsgrade unter den Batteriepacks (90-95%) erreichen. Da sie kein Metallgehäuse benötigen, sind sie leichter, erfordern jedoch zusätzliche Strukturen zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen. Es gibt keine standardisierten Pouch-Zellen, da jeder Hersteller sein eigenes Design entwirft. Die US-Autobauer bevorzugen zylindrische und Pouch-Zellen, da prismatische Zellen eindeutig von asiatischen Firmen, insbesondere aus China, dominiert werden. Die meisten Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP), die weltweit an Popularität gewinnen, existieren derzeit hauptsächlich im prismatischen Format. Die Entscheidungen über Zellformate in den USA sind stark von der Skalierbarkeit, Kosteneffizienz und der gesamten geopolitischen Situation beeinflusst. Die US-Regierung fördert die Lokalisierung der Batterieproduktion, um die Abhängigkeit von China zu verringern, was die Präferenz für nicht-chinesisch dominierte Formate unterstützt. LFP-Batterien sind aufgrund ihrer Robustheit und geringeren Anfälligkeit für thermische Probleme eine attraktive Option, da sie weniger aufwendige Kühl- und Schutzsysteme benötigen. Dies ermöglicht es Ingenieuren, die Aufprallbereiche innerhalb des Akkupacks zu verkleinern und so Platz und Gewicht zu sparen.

Innovationen und zukünftige Entwicklungen im Batteriedesign:

Hersteller setzen zunehmend auf innovative Integrationsstrategien wie "Cell-to-Pack" (CTP) und "Cell-to-Chassis" (CTC), bei denen Batteriezellen direkt in das Batteriepaket oder sogar in das Fahrzeugchassis integriert werden. Dies führt zu Gewichts-, Raum- und Kostenersparnissen. 

Tesla hat ein "Cell-Direct-Installation"-System entwickelt, das die Modulmontage vollständig eliminiert und die Kühlungssysteme erheblich vereinfacht.

Ford plant den Einsatz von LFP-Batterien, die direkt als Fahrzeugboden dienen, um die Geräuschisolation und das Fahrverhalten zu verbessern. Kleinere Batterie- und Antriebseinheiten sollen zudem mehr Innenraum ermöglichen.

Das US-Unternehmen One hat ein LFP-Akkupack (Aries 2) entwickelt, das durch optimiertes Paket- und Zellendesign sowie den Einsatz leichterer Materialien eine um 34% höhere Energiedichte pro Volumen und ein um 23% geringeres Gewicht als bisherige LFP-Batterien aufweist. One arbeitet zudem an einem Hybrid-Akku (Gemini), der LFP-Zellen mit anodenfreien Zellen kombiniert, um Reichweiten von über 1.000 km zu ermöglichen.

Tesla erforscht auch eine radikale Aluminium-Ionen-Batterietechnologie, bei der die Batterie direkt in das Fahrzeugskelett integriert wird. Diese Batterien könnten bis zu 60% leichter sein als herkömmliche Lithium-Ionen-Packs, eine höhere Energiedichte bieten und keine Flüssigkeitskühlung benötigen.

Festkörperbatterien: Eine kritische Einschätzung der aktuellen Entwicklungen.

Obwohl auf dem amerikanischen Markt zahlreiche Startups (wie Factorial, QuantumScape, Ambri, Solid Power) an Festkörperbatterien arbeiten, bleibt man ihnen gegenüber skeptisch. Ihre Skepsis basiert auf ihrer Expertise als Physikerin und den beobachteten Entwicklungen.

Die anhaltende Skepsis.

Kein Problemlöser: in der Entwicklung von Festkörperbatterien hat man bisher nichts gesehen, was die grundlegenden Probleme lösen würde.

Erkenntnisse von Konferenzen: Auch nach ihrer Teilnahme an der Solid State Battery Konferenz in den USA im August des Vorjahres, die als wichtige Plattform für den neuesten Stand der Forschung gilt, sah sie keine überzeugenden neuen Erkenntnisse.

Kernprobleme von Festkörperbatterien.

Es werden zwei Hauptprobleme identifiziert, die den Durchbruch von Festkörperbatterien in der E-Mobilität in den nächsten Jahren verhindern:

Probleme bei Semi-Solid-State-Batterien. 

Flüssigkeitsanteil: Bei sogenannten "Semi-Solid-State-Batterien" ist immer noch ein Flüssigkeitsanteil des Elektrolyten vorhanden.

Risiko des Thermal Runaway: Das bedeutet, dass das Problem des Thermal Runaway und Feuers weiterhin bestehen kann, obwohl diese Batterien oft als frei von diesem Risiko beworben werden.

Integrationsprobleme bei echten Festkörperbatterien:

Ausdehnung und Kontraktion: Bei wirklich "echten" Festkörperbatterien, bei denen die Zellen aneinandergebaut werden, entsteht ein massives Integrationsproblem. Beim Laden und Entladen dehnen sich die Zellen aus und ziehen sich zusammen.

Hoher mechanischer Druck: Gleichzeitig benötigen diese Batterien einen sehr hohen mechanischen Druck, um zu funktionieren.

Fehlende Lösungsansätze: Es zeichnen sich keine Ansätze ab, die dieses massive Integrationsproblem wirklich lösen. Es gibt zwar guten Willen und Forschung zur Mikrostruktur der Materialien, um eine ausgleichende Kombination zu finden, aber insgesamt bleibt sie super skeptisch.

Festkörperbatterien als die kurzfristige Lösung für die Elektromobilität zu sehen ist schwierig. Festkörperbatterien sind nicht die Lösung, die wir in den nächsten Jahren am Markt sehen werden, und schon gar nicht im Bereich der E-Mobilität. Diese Einschätzung widerspricht einigen anderen Forschern, die einen baldigen Durchbruch der All Solid State Battery im E-Mobilitätsbereich erwarten. Die Entwicklung bleibt spannend und wird weiterhin beobachtet.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus, die flüssige oder gelartige Elektrolyte verwenden, nutzen Festkörperbatterien einen festen Elektrolyten, beispielsweise aus Keramik, Glas oder Kunststoffen. Dieser fundamentale Unterschied soll eine Reihe von Vorteilen mit sich bringen. Da kein flüssiger, brennbarer Elektrolyt vorhanden ist, sind Festkörperbatterien als extrem sicher und praktisch explosionsfest eingestuft. Das Risiko von Überhitzung und Bränden, wie sie in seltenen Fällen bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus auftreten können, soll deutlich reduziert werden. In der Theorie ermöglichen Festkörperakkus eine deutlich höhere Energiedichte. Das bedeutet, mehr Energie kann auf engerem Raum gespeichert werden, was zu grösseren Reichweiten (oft über 1.000 km, teils sogar über 1.600 km) oder leichteren Batterien führen könnte. Die Technologie verspricht erheblich kürzere Ladezeiten, mit Angaben von 10 bis 15 Minuten für eine vollständige Ladung. Dies würde die Reiseplanung für Elektrofahrzeuge revolutionieren und die Abhängigkeit von einem dichten Ladenetz reduzieren. Festkörperbatterien sollen eine längere Lebensdauer aufweisen, da sie über viele tausend Zyklen hinweg ihre Kapazität halten können, im Vergleich zu 1.000 bis 1.500 Zyklen bei klassischen Lithium-Ionen-Akkus. Es wird angenommen, dass sie Materialien verwenden, die leichter recycelbar und nachhaltiger sind. Langfristig könnten die Kosten auf das Niveau von Lithium-Ionen-Akkus sinken oder diese sogar unterbieten.

Trotz der vielversprechenden Aussichten stehen Festkörperbatterien noch vor erheblichen Hürden, die ihre schnelle Markteinführung erschweren. Das Produktionsverfahren ist technisch hochkomplex und derzeit sehr teuer. Bislang hat es niemand geschafft, sie aus dem Labor in die Grossserie zu bringen. Ein grosses Problem ist das Integrationsproblem, insbesondere wenn Zellen direkt aneinander gebaut werden. Sie dehnen sich beim Laden und Entladen aus und benötigen gleichzeitig einen hohen mechanischen Druck. Dies ist eine massive Herausforderung, für die es derzeit keine überzeugenden Lösungen gibt. Die grösste technische Herausforderung bei der Entwicklung solcher Akkus ist die Bildung von Dendriten (metallischen Ablagerungen), die besonders bei schnellem Laden wie Wurzeln in den Elektrolyten hineinwachsen und einen Kurzschluss auslösen können. Dieses Problem muss kontrolliert werden, da es die Lebensdauer beeinträchtigen und Sicherheitsrisiken bergen kann. Die Angaben zum ultraschnellen Laden (z.B. 10 Minuten) werden kritisch betrachtet, da es hier kaum praxisnahe Nachweise gibt und die Ladeleistung über die gesamte Dauer nicht konstant gehalten werden kann, um den Akku nicht zu sehr zu belasten. Auch die Energiedichteangaben beziehen sich oft auf theoretische Werte oder auf das Elektrodenlevel, nicht auf die vollständige Zelle oder das Pack. Einige Experten, wie Batteriewissenschaftlerin Dr. Veronika Wright, bleiben „super super skeptisch" und sehen Festkörperbatterien nicht als Lösung, die in den nächsten Jahren am Markt oder in der E-Mobilität zu sehen sein wird. Sie betont, dass guter Wille und Forschung vorhanden sind, aber keine Ansätze, die die grundlegenden Integrationsprobleme wirklich lösen. Professor Fichtner, ein anerkannter Batterieforscher, hat ebenfalls eingeräumt, dass die Massenproduktion erst 2027 oder 2028 möglich sein soll.

In den letzten Jahren habe es keine grossen Durchbrüche in der Entwicklung von Festkörperbatterien gegeben, die ihre frühere Skepsis hätten ändern können. Trotz der Herausforderungen investieren viele Akteure weiterhin massiv in die Festkörperbatterie-Technologie. Toyota wird als ein führender Akteur in der Entwicklung von Festkörperbatterien genannt. Das Unternehmen plant, zwischen 2027 und 2028 mit der Massenproduktion von Festkörperzellen zu beginnen. Die Technologie soll zunächst in Premiummodellen von Lexus zum Einsatz kommen, bevor sie in breitere Massenmarktmodelle der BZ-Serie integriert wird. Toyota verfolgt ehrgeizige Ziele wie 1.000 Meilen (über 1.600 km) Reichweite und 10 Minuten Ladezeit. Das Unternehmen forscht nicht nur in Japan, sondern auch in den Vereinigten Staaten und Deutschland.

Die BMW Group forscht mit hoher Intensität an Festkörperbatterien, um die Energiedichte deutlich zu steigern und die Sicherheit zu verbessern. Unternehmen wie Factorial, QuantumScape, Ambri und Solid Power arbeiten ebenfalls an Festkörperbatterien. QuantumScape konnte eine Schnellladung von 10% auf 80% in nur 15 Minuten demonstrieren und zeigte einen sehr geringen Leistungsverlust. Auch chinesische Firmen wie Asworth (mit sulfidbasierten Elektrolyten, Prototypen mit 350-400 Wh/kg und über 1.000 km Reichweite, deren Sicherheit im Nageldurchschlagstest nachgewiesen wurde) und NIO (kündigt Reichweiten von über 1.000 km an und will 2025 das erste E-Auto mit Festkörperbatterie auf dem deutschen Markt einführen) machen Fortschritte in diesem Bereich. Tesla-CEO Elon Musk zeigte sich bislang skeptisch gegenüber der Festkörpertechnologie, da sie extrem anspruchsvoll sei. Tesla konzentriert sich stattdessen auf seine 4680er-Zellen. Allerdings gerät Tesla zunehmend unter Druck, da Konkurrenten wie Toyota mit ihren Festkörperbatterien aufholen.

Festkörperbatterien versprechen eine erhebliche Verbesserung in Bezug auf Sicherheit, Energiedichte, Ladezeit und Lebensdauer für Elektrofahrzeuge. Die Vision von 1.000 km Reichweite und 10 Minuten Ladezeit ist verlockend. Jedoch sind die technischen und produktionstechnischen Herausforderungen immens, und die Skalierung aus dem Labor in die Massenproduktion bleibt ein kritisches Hindernis. Während die Forschung intensiv voranschreitet und einige Unternehmen wie Toyota ambitionierte Zeitpläne für die Markteinführung haben, bleibt abzuwarten, ob diese Ziele tatsächlich erreicht werden können. Experten mahnen zur Geduld und sehen die breite Markteinführung für Elektroautos erst in einigen Jahren. Bis dahin werden auch weiterhin Innovationen bei den etablierten Lithium-Ionen-Technologien (wie LFP und NMC) eine wichtige Rolle spielen.

Gigafactories und die Herausforderungen der Lieferkette in den USA.

Obwohl in den USA zahlreiche Gigafactories in Bau oder Planung sind, steht die lokale Produktion vor erheblichen Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die Lieferkette und geopolitische Abhängigkeiten.

Der Status Quo der Gigafactories.

Teslas Vorsprung: Tesla hat bereits Gigafactories in Produktion und damit einen Vorsprung in der Sicht. Sie verfügen über gute Produktionserfahrung und haben sich eine starke Lieferkette, auch über Kanada, aufgebaut. Massive Produktionsinvestitionen wurden in Texas und Nevada getätigt.

Dominanz von Joint Ventures: Abgesehen von Tesla sind die meisten der für 2025 geplanten oder in Bau befindlichen 13 Gigafactories in den USA Joint Ventures. Diese werden hauptsächlich mit südkoreanischen oder japanischen Zellproduzenten betrieben.

Mangel an echten US-Zellproduzenten: Dies bedeutet, dass es ausser Tesla kaum wirklich führende US-amerikanische Zellproduzenten gibt, die keine Joint Ventures sind.

Politische Bemühungen und deren Rücknahme.

Die Biden-Administration hatte die Strategie verfolgt, die gesamte Wertschöpfungskette für Batteriezellen und E-Autos in den USA zu lokalisieren oder eine sehr geschützte Lieferkette zu etablieren.

Gute Ansätze, aber Rückschritte: Es gab gute Ansätze, aber die aktuelle "One Big Beautiful Bill" der Trump-Regierung führt dazu, dass vieles, was 2022 mit dem Inflation Reduction Act (IRA) eingeführt wurde, zurückgefahren oder ganz gestrichen wird.

Wegfall von Subventionen: Dies hat bereits einen massiven Einschnitt zur Folge und wird weiterhin Auswirkungen haben, insbesondere durch den Wegfall von Subventionen.

Die Herausforderungen in der Lieferkette.

Die Lokalisierung der gesamten Lieferkette in den USA wird aktuell nicht funktionieren.

Fehlende Produktion unterer Lieferkettenglieder: Das Hauptproblem liegt darin, dass es nicht genug Unternehmen in den USA gibt, die sich mit der Produktion der Kathoden- und Anodenmaterialien und allem, was darunter liegt, beschäftigen. Diese Materialien kommen aktuell allesamt aus China.

Abhängigkeit von China: Gigafactories kaufen zwar Anoden- und Kathodenmaterialien ein, aber diese müssen auch produziert werden. Daher müsste auf dieser unteren Seite der Lieferkette massiv aufgegriffen und gestartet werden, um die Abhängigkeit zu verringern.

Rolle Kanadas: Die Zusammenarbeit mit Kanada bietet eine gute Situation, aber es müssen weiterhin an den richtigen Stellen Massnahmen ergriffen werden, um die Lieferkette zu stärken.

Die Vereinigten Staaten erleben derzeit einen beispiellosen Boom im Bereich der Elektromobilität und der Batterieproduktion, der durch massive Investitionen und ehrgeizige politische Ziele angetrieben wird. Eine „neue Batterie-Gürtel-Region“ entsteht, doch der Aufbau der Gigafactories und die Sicherstellung robuster Lieferketten sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Die Beschleunigung der E-Mobilität in den USA wird durch mehrere Faktoren vorangetrieben:

Staatliche Anreize: Präsident Bidens "Inflation Reduction Act" (IRA) und das "Bipartisan Infrastructure Law" sowie der "Chips and Science Act" sehen enorme Investitionen in erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und Batteriefabriken vor. Diese Massnahmen zielen darauf ab, die Kosten für die Herstellung von Elektrofahrzeugen und Batterien in den USA zu senken und die Abhängigkeit von ausländischen Lieferketten zu reduzieren. So wurden beispielsweise über 369 Milliarden US-Dollar in eine saubere, nachhaltige Wirtschaft investiert, einschliesslich Steuergutschriften für E-Auto-Käufer.

Wachsende Nachfrage und Teslas Vorreiterrolle: Tesla hat die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und deren Rentabilität unter Beweis gestellt, was andere Automobilhersteller dazu motiviert hat, ebenfalls in den EV-Markt einzusteigen.

Regulierungsdruck: Bundesstaaten wie Kalifornien und New York haben den Verkauf von benzinbetriebenen Fahrzeugen ab 2035 verboten, was den Übergang zu Elektrofahrzeugen weiter beschleunigt.

Schaffung von Arbeitsplätzen: Die Investitionen in die EV- und Batterieproduktion führen zur Schaffung Tausender neuer Arbeitsplätze in den USA.

Investitionen und wichtige Akteure.

Die Investitionen in die Produktion von EV-Batteriekomponenten in den USA haben inzwischen 40 Milliarden Dollar überschritten. Zahlreiche Automobilhersteller und Batterieunternehmen sind am Aufbau von Gigafactories beteiligt:

Amerikanische Autobauer: Ford und SK Innovation, General Motors (GM) und LG Chem bauen Batteriefabriken. GM plant, seine EV-Verkäufe bis 2025 zu verdreifachen und hat Modelle wie den Chevy Equinox EV für rund 27.000 US-Dollar auf den Markt gebracht, die sich für Steuergutschriften qualifizieren. Ford investiert ebenfalls Milliarden in die US-EV-Produktion.

Internationale Akteure: Auch Tesla und Panasonic, Mercedes, Toyota, Volkswagen und Gotion High-Tech sind beteiligt. Volkswagen hat seine eigene Batteriezelltochter PowerCo gegründet und holt sich chinesische Partner wie Gotion High-Tech ins Boot, um den Aufbau von Gigafactories in Europa zu beschleunigen, da diese Partner bereits Erfahrung in der Zellproduktion und im gesamten Produktionsprozess haben.

LG Chem und LFP-Batterien: LG Energy Solutions baut seine Batteriefabrik in Michigan aus und plant die Produktion von Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Batterien, da diese kostengünstiger sind, eine längere Lebensdauer haben und sich schnell wachsender Beliebtheit erfreuen. Dies wird die jährliche Produktionskapazität der Fabrik erheblich steigern und einen grossen Teil auf LFP-Batterien entfallen lassen.

Toyota: Das Unternehmen plant, zwischen 2027 und 2028 mit der Massenproduktion von Festkörperbatterien zu beginnen und investiert massiv in neue Werke in Japan, den Vereinigten Staaten und Europa.

Lucid: Lucid Motors produziert seine Fahrzeuge in einer eigenen Fabrik in den USA.

Tesla Model 2: Tesla plant, das "Model 2" ab Mitte 2025 in der Gigafactory Texas zu produzieren, mit einem angestrebten Jahresvolumen von 4 Millionen Fahrzeugen bis 2028. Dieses Modell soll zu einem Startpreis von nur 15.990 US-Dollar für die Basisversion angeboten werden und LFP-Batterien mit einer Reichweite von 258 Meilen nutzen. Tesla strebt an, die LFP-Batterieproduktion für das Model 2 bald in den USA zu lokalisieren, um zusätzliche Zölle zu vermeiden und die Abhängigkeit von chinesischen Lieferanten zu reduzieren.

Herausforderungen der Lieferkette und Produktion.

Trotz des rasanten Wachstums stehen die USA vor erheblichen Herausforderungen, insbesondere im Hinblick auf die Lieferkette und die Produktionsskalierung:

Chinas Dominanz: China hat eine monopolartige Stellung in der Herstellung von Lithiumbatterien und dominiert den globalen EV-Markt mit über 70 %. Sie sind führend in der Technologie und Produktion von LFP-Batterien und besitzen das geistige Eigentum daran. Kritische Materialien wie Hochleistungsmagnete, die für Motoren, Lautsprecher und andere Fahrzeugkomponenten benötigt werden, können ohne China nicht bezogen werden, was zu Produktionsstillständen führt.

Zollkriege und politische Unsicherheit: Drohende Zölle, insbesondere unter der Trump-Regierung, erhöhen die Preise für Stahl, Aluminium und Mikrochips und verteuern Autoteile um mehr als 37 %. Dies führt zu Produktionsstillständen, Entlassungen und sinkenden Autoverkäufen in den USA. Der Wegfall von Steuergutschriften für Elektrofahrzeuge, die nicht in den USA hergestellt werden oder nicht bestimmte Materialanforderungen erfüllen, führt ebenfalls zu Unsicherheit und kann die Nachfrage dämpfen.

Mangelnde Erfahrung im Grossserienmassstab: Der Aufbau von Batteriefabriken ist technisch hochkomplex und teuer. Europäische und amerikanische Unternehmen verfügen oft nicht über die gleiche Erfahrung wie asiatische Hersteller, was zu Verzögerungen und Problemen im Produktionsanlauf führt.

Fehler im Produktionsprozess: Kleine Fehler, wie die Verwendung ungeeigneter Lösungsmittel oder die falsche Bodenzusammensetzung in Fabriken, können zu erheblichen Verzögerungen und Kosten führen.

Hohe Ausschussquoten: Im ersten Produktionsjahr liegen die Ausschussquoten bei Gigafactories oft bei 25 bis 30 %, während in einer gut funktionierenden Automobilfabrik 2 bis 3 % die Regel sind. Jedes Prozent Ausschussrate kostet eine 40-GWh-Fabrik etwa 30.000 Euro pro Tag. Die Reduzierung des Ausschusses erfordert viel Erfahrung und Optimierung.

Verzögerungen im Hochlauf: Der Hochlauf von Gigafactories verzögert sich im Durchschnitt um 3 bis 9 Monate, was für eine 40-GWh-Fabrik Kosten von etwa 1,1 Millionen Euro pro Tag durch entgangene Einnahmen bedeutet.

Rohstoffgewinnung und -verarbeitung: Obwohl die USA Rohstoffvorkommen besitzen, fehlt es an genügend Unternehmen, die sich mit der Produktion von Kathoden- und Anodenmaterialien sowie anderen vorgelagerten Komponenten befassen, die derzeit hauptsächlich aus China stammen. Die Abhängigkeit von China in der Lieferkette wird als grosses Problem angesehen.

Strategien zur Bewältigung der Herausforderungen.

Um die genannten Herausforderungen zu meistern, verfolgen Unternehmen und die Regierung verschiedene Strategien:

Joint Ventures und Partnerschaften: US-amerikanische Automobilhersteller arbeiten eng mit erfahrenen asiatischen Zellproduzenten zusammen. Diese Partnerschaften, wie die von GM mit LG Chem oder Ford mit SK Innovation, sollen den Technologie- und Know-how-Transfer beschleunigen.

Vertikale Integration: Unternehmen wie BYD, die fast jedes Bauteil von Batterien über Halbleiter bis hin zu Sitzen selbst produzieren, haben gezeigt, wie eine umfassende vertikale Integration die Lieferkettenkontrolle und Kosteneffizienz verbessert. Ford arbeitet ebenfalls an der Lokalisierung des geistigen Eigentums für LFP-Batterien in Michigan.

Fokus auf Effizienz und Kostenreduktion: Die Entwicklung neuer Batteriedesigns, wie das "Cell-to-Pack"-Konzept, und die Vereinfachung von Kühl- und Wärmemanagementsystemen tragen dazu bei, das Gewicht und die Komplexität von Batteriepacks zu reduzieren und Kosten zu senken.

Alternative Batterietechnologien: Die Forschung und Entwicklung von kobaltfreien Batterien, wie LFP- und LNMO-Zellen (Lithium-Nickel-Mangan-Oxid), sowie von Festkörperbatterien, zielt darauf ab, die Abhängigkeit von kritischen Materialien und bestimmten Regionen zu verringern und die Sicherheit und Energiedichte zu verbessern.

Investitionen in die gesamte Lieferkette: Um eine tatsächliche Unabhängigkeit zu erreichen, sind Investitionen nicht nur in Gigafactories, sondern auch in die vorgelagerten Bereiche wie die Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen (z.B. Lithium-Raffinerien in den USA) erforderlich.

Ausblick.

Der Aufbau einer robusten heimischen EV- und Batterielieferkette in den USA ist ein komplexes Unterfangen, das langfristige Investitionen, strategische Partnerschaften und die Überwindung erheblicher technischer und politischer Hürden erfordert. China bleibt ein dominierender Akteur, aber die USA machen grosse Fortschritte, um ihre eigene Produktionskapazität und Innovationskraft zu stärken. Der Wettbewerb zwischen den Technologien und Unternehmen wird sich fortsetzen, doch das übergeordnete Ziel der Energieunabhängigkeit und einer nachhaltigeren Mobilität treibt die Entwicklungen in der „neuen Batterie-Gürtel-Region“ voran.

Batteriestrategien ausgewählter US-Autobauer: Von Innovatoren zu etablierten Marken.

Der US-Markt zeichnet sich durch eine Mischung aus etablierten Marken und innovativen Newcomern aus, die jeweils unterschiedliche Batteriestrategien verfolgen.

Tesla: Der Standardsetzer mit Fokus auf 4680er Zellen.

Tesla hat eine klare Batteriestrategie und einen signifikanten Vorsprung in der Branche.

Fokus auf 4680er Zellen: Teslas Fokus liegt voll auf den 4680er Zellen. Dies sind grössere zylindrische Zellen, die für eine bessere Energiedichte und Kostenersparnis entwickelt wurden.

Produktions- und Lieferkettenvorteil: Tesla ist hier super clever vorgegangen und hat seit langem Produktionserfahrung. Sie haben eine super Lieferkette aufgebaut, auch über Kanada. Massive Produktionsinvestitionen in Texas und Nevada haben ihnen einen deutlichen Vorsprung verschafft.

Erfolgsrezept: man vergleicht Teslas Erfolg mit dem, was in China und Asien passiert ist. Es ist nicht so schwierig, es zu tun, aber man muss es über lange Zeit tun, optimieren und machen. Hier hinken die USA und Europa noch hinterher.

Neue E-Autohersteller: Rivian und Lucid Motors.

Neben Tesla haben sich auch neue, innovative E-Autohersteller etabliert. Rivian und Lucid Motors kann man in die gleiche Kategorie wie Tesla einordnen: innovative, junge, Startup-ähnliche Unternehmen, die etwas Neues aufgebaut haben.

Ähnliche Strategie bei Zellformat: Sie alle konzentrieren sich ebenfalls auf zylindrische Zellen.

Lucid Motors: Luxussegment und beeindruckende Technologie.

Fokus und Vergleich: Lucid kann sehr treffend mit Tesla verglichen werden, konzentriert sich aber auf das Luxussegment. 

Technologische Stärke: Lucid ist extrem gut in der Technologie und überzeugt in Effizienz und Reichweite. Sie stehen für Reichweiten von über 500 Meilen, was als massiv und sehr beeindruckend gilt.

Herausforderung: Das Unternehmen kämpft jedoch mit den Stückzahlen, da es im Luxussegment angesiedelt ist und sich daher nicht so gut skalieren lässt.

Rivian: Lifestyle, Trucks und erfolgreiche Kooperationen.

Markenidentität: Rivian wird als "coole Brand" beschrieben, die für einen jungen, modernen Lifestyle steht.

Produktinnovation: Sie haben einen komplett neuartigen Truck auf den amerikanischen Markt gebracht. Ihr Segment ist im Bereich "Trucking Lifestyle Camping" einzuordnen.

Erfolgreiche Strategie: Rivian hat eine super Strategie mit Amazon gefahren, insbesondere mit den elektrischen Lieferfahrzeugen. Diese fahren beispielsweise in Wisconsin komplett elektrisch.

Neue Modelle: Das Unternehmen hat sich sehr gut aufgestellt und bringt auch neue Modelle heraus.

Etablierte Automobilhersteller: General Motors (GM) und Ford.

Der US-Markt ist interessant, weil eine massive Loyalität gegenüber den alten, etablierten Automobilherstellern besteht.

General Motors (GM): Massiver Aufschwung.

Produktionsprobleme und Aufholung: GM hatte in den Jahren 2022 und 2023 Probleme in der Produktion von E-Fahrzeugen. Jedoch haben sie jetzt massiv aufgeholt.

Kosteneffizienz und Beliebtheit: GM hat kosteneffiziente, mehrere Varianten auf den Markt gebracht, die extrem gut ankommen.

Zahlenverdopplung: GM hat seine Zahlen verdoppelt und holt derzeit extrem stark auf.

Ford: Früher Start, aber Marktanteilsverluste.

Früher Start und gute Modelle: Ford war etwas früher dran in der E-Mobilität und hat super Modelle wie den Mustang Mach-E und den F-150 Lightning herausgebracht.

Marktanteilsverlust: Trotzdem hat Ford tatsächlich etwas verloren. Die Entwicklung von Ford bleibt spannend.

Diese Entwicklungen in den USA zeigen Parallelen zu Europa, wo beispielsweise VW in den neuesten Zahlen ebenfalls stark aufgeholt hat. Die Landschaft der Elektromobilität in den USA wird massgeblich von einer Welle innovativer Unternehmen geprägt, die den Markt nicht nur mit neuen Technologien, sondern auch mit kühnen Geschäftsmodellen aufmischen.

Tesla: Der Vorreiter und die Eroberung des Massenmarktes.

Tesla hat die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und deren Profitabilität unter Beweis gestellt. Das Unternehmen plant, bis 2028 jährlich vier Millionen Fahrzeuge in seiner Gigafactory in Texas zu produzieren. Ein Kernstück dieser Strategie ist das kommende „Model 2“, das ab Mitte 2025 in Texas produziert werden soll und mit einem Startpreis von nur 15.990 US-Dollar für die Basisversion den Massenmarkt erobern will. Um diesen Preis zu realisieren, setzt Tesla auf umfassende Kostensenkungen durch eine vereinfachte Bauweise, den Verzicht auf Luxusmerkmale wie Kunstledersitze, Panoramadächer oder hintere Displays und die Verwendung von kostengünstigeren LFP-Batterien (Lithium-Eisenphosphat) mit einer Kapazität von 53 kWh und einer Reichweite von 258 Meilen. Zudem plant Tesla, Motoren mit Ferritmagneten anstelle von Seltenerdmaterialien zu verwenden, was weitere 2.000 US-Dollar pro Fahrzeug einsparen könnte. Langfristig strebt Tesla an, die LFP-Batterieproduktion für das Model 2 in den USA zu lokalisieren, um Zölle zu vermeiden und die Abhängigkeit von chinesischen Lieferanten zu reduzieren. Teslas Ansatz, bestehende Plattformen und Fertigungstechnologien zu nutzen (wie die Giga Press und die gemeinsame Nutzung von 46 % der Komponenten mit Model 3 und Y), ermöglicht eine drastische Reduzierung der Produktionskosten und der Montagezeit.

Lucid Motors: Luxus und Effizienz Made in USA. 

Lucid Motors hat sich auf das Luxussegment konzentriert und produziert seine Fahrzeuge, den Lucid Air, in einer eigenen Fabrik in den Vereinigten Staaten. Das Unternehmen hebt sich durch seine hervorragende Effizienz und Reichweite ab, mit Modellen, die über 430 Meilen und sogar bis zu 500 Meilen Reichweite bieten können. Lucid setzt dabei auf zylindrische Batteriezellen. Obwohl Lucid als vergleichsweise junges Unternehmen mit anfänglichen "Kinderkrankheiten" und Softwareproblemen zu kämpfen hatte, wurden diese durch kontinuierliche Over-the-Air-Updates und Hardware-Anpassungen (wie den Austausch von Türgriffen oder des gesamten Batteriepakets bei Kühlmittelleckage) erheblich verbessert. Lucid legt grossen Wert auf interne Entwicklung und ein umfassendes Engineering, was zu einer unübertroffenen Effizienz und Raumausnutzung in seinen Fahrzeugen führt.

Rivian: Abenteuer und Alltagsnutzen.

Rivian hat sich mit seinen elektrischen Trucks und SUVs, wie dem R1T und R1S, eine Nische im Outdoor- und Nutzfahrzeugsegment geschaffen und arbeitet eng mit Amazon für Lieferfahrzeuge zusammen. Rivian produziert ebenfalls in den USA, genauer gesagt in Normal, Illinois. Einige R1S-Modelle sind mittlerweile mit LFP-Batteriepacks erhältlich, die eine nutzbare Kapazität von knapp 100 kWh bieten und sich durch eine bessere Ladekurve auszeichnen als NMC/NCA-Packs. Rivian verwendet ebenfalls zylindrische Zellen. Trotz Problemen mit der Kupplungsabschaltung in einigen Dual-Motor-Modellen, die das Fahrerlebnis auf Autobahnen beeinträchtigen können, wird die Alltags- und Offroad-Tauglichkeit der Fahrzeuge gelobt.

Die etablierten Marken: General Motors und Ford.

Auch die traditionellen US-Automobilgiganten haben massiv in die Elektromobilität investiert und verfolgen ehrgeizige Strategien, um im Wettlauf um die Marktführerschaft zu bestehen.

General Motors (GM): 

Aufholjagd und Vielfalt GM hat sich das Ziel gesetzt, Tesla im Jahr 2025 in Nordamerika bei den Elektroauto-Verkaufszahlen zu übertreffen. Das Unternehmen plant, seine EV-Verkäufe in Nordamerika im laufenden Jahr zu verdreifachen. GM setzt auf eine breite Modellpalette, darunter erschwingliche Modelle wie der Chevy Equinox EV (ab ca. 27.000 US-Dollar nach Steuergutschriften), Luxusfahrzeuge wie der Cadillac Lyriq und leistungsstarke Nutzfahrzeuge wie der GMC Hummer EV. GM hat seine EV-Produktion massiv gesteigert und verkauft bereits Zehntausende von Elektrofahrzeugen. In der Batteriestrategie setzt GM auf Joint Ventures mit erfahrenen Zellproduzenten wie LG Chem. LG Chem baut seine Batteriefabrik in Michigan aus und plant die Produktion von Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Batterien, da diese kostengünstiger sind und eine längere Lebensdauer haben. GM erforscht zudem neue Zellchemien wie LMR (Mangan-reich).

Ford: Lernen aus China und LFP-Fokus. 

Ford ist ebenfalls tief in die EV-Produktion eingestiegen und hat Milliarden in US-Produktionsstätten investiert. Das Unternehmen hat eine Partnerschaft mit SK Innovation für den Bau von Batteriefabriken und plant zudem ein Joint Venture mit CATL für die Produktion von LFP-Batteriezellen in den USA. Fords CEO hat China mehrfach besucht, um von deren Dominanz im EV-Markt und deren technologischem Fortschritt zu lernen. Ford hat erkannt, dass LFP-Batterien etwa 30 % günstiger sind und eine längere Lebensdauer ohne hohes Brandrisiko bieten, auch wenn sie eine geringere Energiedichte aufweisen. Das Unternehmen arbeitet daran, das geistige Eigentum für LFP-Batterien in Michigan zu lokalisieren, um die Abhängigkeit von chinesischen Anbietern zu verringern. Ford setzt auch auf neue Fertigungsprozesse, wie das "Ford Universal EV Production System" mit Unicasting-Verfahren, um die Produktionseffizienz zu steigern und Kosten zu senken.

Gemeinsame Herausforderungen und Strategien.

Trotz des enormen Wachstums stehen die US-Automobilhersteller vor erheblichen Herausforderungen, die sie durch diverse Strategien zu meistern versuchen.

Lieferkettenabhängigkeit: Eine der grössten Hürden ist Chinas monopolartige Stellung in der Herstellung von Lithiumbatterien und kritischen Materialien. China kontrolliert über 70 % des globalen EV-Marktes und ist führend in der Technologie und Produktion von LFP-Batterien. Selbst Hochleistungsmagnete, die für Motoren und andere Fahrzeugkomponenten unerlässlich sind, können ohne China nicht bezogen werden. Die USA besitzen zwar Rohstoffvorkommen, es fehlt jedoch an ausreichenden Unternehmen, die sich mit der Produktion von Kathoden- und Anodenmaterialien sowie anderen vorgelagerten Komponenten befassen, die derzeit hauptsächlich aus China stammen. Die Bemühungen, eine geschützte heimische Lieferkette aufzubauen, werden durch politische Unsicherheiten und den Wegfall von Subventionen erschwert.

Produktions- und Hochlaufschwierigkeiten: Der Aufbau von Batteriefabriken ist technisch hochkomplex und teuer. Europäische und amerikanische Unternehmen verfügen oft nicht über die gleiche Erfahrung wie asiatische Hersteller, was zu Verzögerungen und hohen Ausschussquoten im Produktionsanlauf führt. Im ersten Produktionsjahr liegen die Ausschussquoten bei Gigafactories oft bei 25 bis 30 %. Solche Verzögerungen können für eine 40-GWh-Fabrik Kosten von etwa 1,1 Millionen Euro pro Tag durch entgangene Einnahmen verursachen. Strategien zur Bewältigung umfassen Joint Ventures und Partnerschaften mit erfahrenen asiatischen Produzenten (z.B. GM mit LG Chem, Ford mit SK Innovation). Der Wissenstransfer und die Nutzung der Erfahrung chinesischer Partner (wie Volkswagens Zusammenarbeit mit Gotion High-Tech) können den Hochlauf beschleunigen.

Batteriechemie und -formate: Die US-Hersteller konzentrieren sich mehr auf zylindrische und Pouch-Zellen, während prismatische Zellen überwiegend von asiatischen Firmen dominiert werden. Der Trend geht klar zu LFP-Batterien für erschwinglichere Fahrzeuge und stationäre Speicher, aufgrund ihrer Kosteneffizienz, Sicherheit und längeren Lebensdauer. NMC- und NCA-Batterien bleiben jedoch aufgrund ihrer höheren Energiedichte für Premiumfahrzeuge relevant. Innovative Batteriedesigns wie "Cell-to-Pack" (Zellen direkt in das Batteriepack integriert) und "Cell-to-Chassis" (Zellen direkt in das Fahrzeugchassis integriert) werden eingesetzt, um Gewicht und Komplexität zu reduzieren und den Bauraum optimal zu nutzen.

Zukunftstechnologien: Die Forschung und Entwicklung von Festkörperbatterien wird von vielen Automobilherstellern, einschliesslich Toyota und Mercedes (ab 2028), intensiv vorangetrieben. Diese versprechen höhere Energiedichten, schnellere Ladezeiten und verbesserte Sicherheit, sind aber noch nicht massenmarktreif.

Ausblick: Wettbewerb und Transformation.

Der Aufbau einer robusten heimischen EV- und Batterielieferkette in den USA ist ein komplexes Unterfangen, das langfristige Investitionen, strategische Partnerschaften und die Überwindung erheblicher technischer und politischer Hürden erfordert. China bleibt ein dominierender Akteur, aber die US-amerikanischen Automobilhersteller machen grosse Fortschritte, um ihre eigene Produktionskapazität und Innovationskraft zu stärken. Der Wettbewerb zwischen den Technologien und Unternehmen wird sich fortsetzen, doch das übergeordnete Ziel der Energieunabhängigkeit und einer nachhaltigeren Mobilität treibt die Entwicklungen in der „neuen Batterie-Gürtel-Region“ voran.

Welche Strategie fährt Tesla bezüglich Fahrzeugen und Batterieentwicklung?

Tesla verfolgt eine umfassende Strategie in der Fahrzeug- und Batterieentwicklung, die auf Massenmarktzugänglichkeit, technologische Führung und Kosteneffizienz abzielt.

Im Detail gliedert sich Teslas Strategie wie folgt:

Fahrzeugstrategie.

Fokus auf den Massenmarkt:

Das kommende Tesla Model 2 ist als Schlüsselprodukt für die nächsten zehn Jahre positioniert, um Elektrofahrzeuge für die breite Masse zugänglich zu machen.

Das Ziel ist ein Startpreis von 15.990 US-Dollar für die Basisversion, um mit traditionellen Verbrennerfahrzeugen im Einstiegssegment zu konkurrieren und potenziell Motorräder, Gebrauchtwagen und sogar kleine Transporter zu ersetzen.

Die Produktion des Model 2 soll Mitte 2025 in der Gigafactory Texas beginnen, mit einer anfänglichen Kapazität von 10.000 Fahrzeugen pro Woche und einem angestrebten Jahresvolumen von 4 Millionen Fahrzeugen bis 2028.

Um den niedrigen Preis zu ermöglichen, werden Funktionen wie Kunstledersitze, belüftete Sitze, eine elektrische Heckklappe, ein hinteres Display und das Panoramaglasdach des Model 2 weggelassen oder vereinfacht. Das Design des Model 2 ähnelt dem Model Y, um bestehende Produktionslinien nutzen zu können.

Produktions- und Kosteneffizienz.

Tesla setzt auf eine Plattformkonvergenzstrategie, bei der 46 % der Komponenten mit den bestehenden Model 3 und Model Y geteilt werden, während 38 % völlig neue Komponenten der nächsten Generation sind. Dies führt zu einer Reduzierung einzigartiger Teile um 31 % in der gesamten Produktpalette.

Die Gigafactory Texas und der dortige Megapack-Cluster sollen Energiekosten stabilisieren und so die Fahrzeugproduktion günstiger machen. Tesla investiert massiv in Produktionsanlagen in Texas und Nevada.

Die Werke verkörpern das Konzept des „Alien Dreadnought“, das auf hochautomatisierte Produktionslinien setzt.

Durch die vertikale Integration raffiniert Tesla sogar eigene Materialien.

Globale Expansion: Eine weitere Gigafactory wird voraussichtlich in Ontario, Kanada, gebaut, um die Batterie- und Fahrzeugproduktion zu unterstützen.

Batteriestrategie.

Zellformate und -chemie:

Tesla konzentriert sich auf zylindrische Zellen, insbesondere das 4680-Zellformat (46 mm Durchmesser, 80 mm Länge). Diese Zellen sind laut Tesla 5,5-mal grösser als die Vorgängerzelle (2170), können die fünffache Energiemenge speichern und bieten 16 % mehr Reichweite. Das 4680-Design ermöglicht zudem eine effizientere Wärmeübertragung.

Tesla hat sich stark auf Lithiumeisenphosphat (LFP)-Batterien eingelassen. Das Model 2 wird eine 53 kWh LFP-Batterie nutzen, die als kostengünstiger, langlebiger und sicherer gilt. Tesla plant Berichten zufolge die Produktion von LFP-Batterien in den USA, um Zölle zu vermeiden.

Zukünftig prüft Tesla auch den Einsatz von kobaltfreien LNMO-Batterien, die preislich LFP ähneln, aber deutlich weniger Lithium und kein Kobalt verwenden.

Es gibt Berichte über eine neue Aluminium-Ionen-Batterietechnologie für das Model 2 ("Redwood"), die bis zu 60 % leichter sein soll als Standard-Lithium-Ionen-Packs und eine Energiedichte von 450-500 Wh/kg erreichen könnte. Diese Batterie soll direkt in die Fahrzeugstruktur integriert werden, keine Kühlung benötigen und selbstheilend sein.

Batteriedesign und -integration.

Tesla setzt auf das Cell-to-Pack-Konzept, bei dem Batteriezellen direkt in das Batteriepaket und Fahrzeug integriert werden, wodurch die Modulebene entfällt. Dies ermöglicht kompaktere und leichtere Batteriepakete.

Beim Model 2 wird ein struktureller Batteriepack verwendet, der die vertikale Höhe reduziert und den Innenraum vergrössert. Die Aluminium-Ionen-Batterie soll sogar Teil des Fahrzeugskeletts sein und die Torsionssteifigkeit um 400 % erhöhen.

Ladeinfrastruktur und -geschwindigkeit.

Tesla hat sein eigenes Supercharger-Netzwerk aufgebaut, das ursprünglich exklusiv war, aber mittlerweile auch für andere Marken zugänglich ist.

Tesla strebt sehr schnelle Ladezeiten an. Chinesische E-Autos, die teils LFP-Batterien nutzen, können bereits 470 km Reichweite in 5 Minuten laden, was durch reduzierten Innenwiderstand und ausgeklügelte Flüssigkeitskühlung ermöglicht wird. Einige chinesische Hersteller streben Ladespannungen von 1000 V und Ladeleistungen von 1 Megawatt an.

Energiespeicherlösungen.

Tesla investiert in Megapack-Cluster, wie in Angleton, Texas, um Energiekosten für die Gigafactories zu stabilisieren.

Das Model 2 soll die Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) nutzen, bei der die Fahrzeuge Strom ins Netz zurückspeisen können, um so als dezentrale Energiespeicher zu dienen.

Autonomes Fahren (FSD) und Software.

Tesla integriert fortschrittliche Software und autonome Fahrfunktionen (FSD14 "Ghost Driver"), die durch Flottendaten lernen und Echtzeit-Verkehrsvorhersagen ermöglichen.

Diese Funktionen sollen das Model 2 zu einem multifunktionalen Gerät auf Rädern machen, das sich durch ein "Utility Customization Kit" an verschiedene Lebensstile anpassen lässt und sogar intelligente Selbstwartung bietet.

Herausforderungen und Wettbewerb.

Tesla ist zwar weiterhin Marktführer in den USA (mit 45-46 % Marktanteil, ehemals 66 % vor drei Jahren), spürt aber den "Elon-Effekt", der zu einem Rückgang der Neukäufe führt, und sieht sich zunehmender Konkurrenz ausgesetzt.

Toyota wird mit seiner neuen Festkörperbatterie-Technologie als potenzieller Konkurrent zu Teslas 4680-Zellen angesehen, was Druck auf Tesla ausübt.

BYD hat Tesla in mehreren Ländern bei den Verkaufszahlen von Elektroautos überholt und intensiviert den Wettbewerb im bezahlbaren EV-Segment.

Lucid-Ingenieure, die einst bei Tesla arbeiteten, geben an, aus früheren Fehlern gelernt zu haben. Tesla muss kontinuierlich innovieren, um seine Position als Technologieführer zu behaupten.

Welche Strategie fährt Lucid Air bezüglich Fahrzeugen und Batterieentwicklung?

Lucid Air, hergestellt vom US-amerikanischen Unternehmen Lucid Motors, verfolgt eine Strategie, die auf Luxus, hohe Effizienz, fortschrittliche Technologie und eine einzigartige Fahrzeugarchitektur abzielt. Das Unternehmen positioniert sich als innovativer Newcomer im Elektromobilitätsmarkt, vergleichbar mit Tesla und Rivian, allerdings mit einem starken Fokus auf das Premiumsegment.

Fahrzeugstrategie.

Lucid Motors hat den Lucid Air als erste Limousine von Grund auf selbst entwickelt und produziert sie in den Vereinigten Staaten.

Design und Luxus-Positionierung: Der Lucid Air zeichnet sich durch ein elegantes, unaufdringliches und modernes Design aus. Er wurde als "World Luxury Car of the Year" ausgezeichnet. Das Interieur wird als hochwertig und gut durchdacht beschrieben, was den Eindruck eines etablierten Herstellers vermittelt, obwohl Lucid ein junges Unternehmen ist.

Raumausnutzung und "Frunk": Ein herausragendes Merkmal des Lucid Air ist seine beispiellose Raumeffizienz und das "Packaging". Trotz der Grösse einer Limousine bietet er mehr Innenraum, Bein- und Kopffreiheit als viele SUVs. Dies wird durch eine kleinere Batterie- und Antriebseinheit ermöglicht. Der Lucid Air verfügt über einen grosszügigen vorderen Kofferraum ("Frunk"), der beispielsweise ein internationales Reisegepäck aufnehmen kann, was ihn von vielen anderen Elektrofahrzeugen, einschliesslich GMs Ultium-Architekturen, unterscheidet, die kaum einen Frunk bieten.

Leistung und Reichweite: Der Lucid Air bietet beeindruckende Leistungs- und Reichweitenwerte. Das Mid-Spec Touring-Modell verfügt über einen 92-kWh-Batteriepack, zwei Elektromotoren, 620 PS und 1200 Nm Drehmoment. Das Grand Touring-Modell erreicht eine Reichweite von bis zu 500 Meilen (ca. 800 km) mit speziellen Reifen und einer 117-kWh-Batterie. Der Pure Rear-Wheel-Drive gilt als äusserst effizient und kann fast 5 Meilen pro kWh erreichen.

Fahrerlebnis und Komfort: Das Fahrwerk wird als sehr solide und ausgewogen beschrieben, mit einer natürlichen Lenkung und einer geschmeidigen Gasannahme, die nicht ruckelt. Die Fahrzeuge sind mit einem Vollaluminium-Multilink-Fahrwerk ausgestattet. Der Fahrkomfort ist hoch, auch auf langen Fahrten.

Software-Definition und Over-the-Air (OTA) Updates: Lucid Air ist ein Software-definiertes Fahrzeug, was es ermöglicht, grundlegende Verbesserungen an Leistung, Reichweite und Lenkverhalten über Wi-Fi-Updates vorzunehmen. Anfängliche Qualitätsprobleme bei frühen Modellen wurden durch über 60 OTA-Updates und Hardware-Anpassungen grösstenteils behoben, was zu einer deutlichen Verbesserung des Fahrerlebnisses führte.

Produktions- und Marktbeobachtungen: Lucid baut seine Fahrzeuge in einer eigenen Fabrik in den USA. Obwohl Lucid technologisch führend ist, kämpft das Unternehmen mit den Verkaufszahlen, da es sich auf das Luxussegment konzentriert. Der hohe Wertverlust bei Gebrauchtfahrzeugen stellt eine Herausforderung dar.

Batteriestrategie und -entwicklung.

Lucids Batteriestrategie ist eng mit seiner Fahrzeugphilosophie verbunden und konzentriert sich auf Effizienz, Integration und Skalierbarkeit.

Zellformat: Im Gegensatz zu einigen Konkurrenten setzt Lucid, ähnlich wie Tesla und Rivian, auf zylindrische Batteriezellen. Dieses Format wird oft aufgrund seiner Skalierbarkeit, einer etablierten Lieferkette und spezifischer Sicherheitsvorteile (geringeres Brandrisiko durch weniger Kontaktpunkte zwischen den Zellen) bevorzugt.

Batteriekapazität und Effizienz: Die Modelle des Lucid Air nutzen Batteriepacks mit hoher Kapazität, wie zum Beispiel 117 kWh im Grand Touring, was zu ihrer beeindruckenden Reichweite beiträgt. Lucid ist bekannt für die Energieeffizienz seiner Elektrofahrzeuge, die zu den effizientesten auf dem Markt gehören.

Wärmemanagement: Alle Ausstattungsvarianten des Lucid Air sind mittlerweile mit einer Wärmepumpe ausgestattet, was die Reichweitenstabilität im Winter verbessert. 

Technologische Entwicklung: Lucid Motors ist ein ingenieurgetriebenes Unternehmen, das stark in die Entwicklung seiner Kerntechnologien investiert, um höchste Effizienz und Leistung zu erzielen. Es gibt Hinweise auf fortlaufende Änderungen in der Batteriechemie, die von der Sapphire-Modellreihe in andere Modelle einfliessen. Die Integration der Batterien in die Fahrzeugarchitektur ist hoch, um Platz zu sparen und die Fahreigenschaften zu optimieren.

Ladefähigkeit: Der Lucid Air ermöglicht schnelles Laden, bei dem in 12 bis 18 Minuten etwa 200 Meilen (ca. 320 km) Reichweite an einem DC-Schnelllader hinzugefügt werden können.

Welche Strategie fährt Rivian bezüglich Fahrzeugen und Batterieentwicklung?

Rivian, ein junges und innovatives Startup im Bereich der Elektromobilität, verfolgt eine Strategie, die auf die Entwicklung vielseitiger und leistungsstarker Elektrofahrzeuge abzielt, insbesondere im Premium- und Lifestyle-Segment. Ihr Fokus liegt auf der Kombination von Robustheit, Funktionalität und fortschrittlicher Batterietechnologie.

Fahrzeugstrategie.

Rivian bietet hauptsächlich zwei Serienmodelle an, den Pick-up R1T und das SUV R1S, die für den Einsatz im Alltag sowie für Off-Road-Abenteuer konzipiert sind. Ein drittes Modell, der R2, ist ebenfalls in Planung.

Design und Funktionalität: Die Fahrzeuge zeichnen sich durch ein grosses, kastiges und robustes Design aus, das Funktionalität in den Vordergrund stellt. Der R1S ist ein Siebensitzer-SUV. Chassis und Karosserie bestehen aus hochfestem Stahl, Aluminium und Karbon.

Interieur und Technologie: Im Innenraum verfügen die Modelle über einen 15,6-Zoll-Touchscreen und ein 12,3-Zoll-Instrumentendisplay zur Steuerung von Navigation, Klimatisierung, Fahrmodi und Medien. Rivian setzt dabei auf ein selbst programmiertes Betriebssystem und verzichtet auf Apple CarPlay oder Android Auto. Die Sitze sind bequem, gut stützend, beheizbar und kühlbar, stets mit veganen Lederoberflächen. Ein beheizbares Lenkrad ist ebenfalls Standard. Das Panoramaglasdach ermöglicht den Blick nach oben, und bei umgeklappten Sitzen kann sogar eine Luftmatratze für Übernachtungen im Auto untergebracht werden.

Fahrleistung und Geländegängigkeit.

Motorvarianten: Rivian bietet verschiedene Motorisierungen an. Neben der ursprünglichen Quad-Motor-Konfiguration (bekannt aus dem R1T) mit 614 kW (835 PS) und 1.241 Nm Drehmoment gibt es eine günstigere Dual-Motor-Version mit 447 kW (600 PS) und 813 Nm. Zukünftig sind auch Tri-Motor-Optionen und ein neuer Quad-Motor mit 1.025 PS geplant.

Beschleunigung: Im Sportmodus beschleunigt der R1S in etwa drei Sekunden von 0 auf 100 km/h, was ihn mit Sportwagen wie dem Lamborghini Urus vergleichbar macht.

Fahrwerk: Eine Luftfederung mit aktiven Dämpfern ermöglicht eine Höhenverstellung von über 15 Zentimetern, was die Geländegängigkeit verbessert. Das Fahrwerk ist mechanisch entkoppelt und hydraulisch individuell einstellbar.

Fahrmodi: Verschiedene Fahrmodi wie "Off Road All Terrain", "Rock Crawl", "Rally", "Drift" und "Soft Sand" passen Fahrwerkshöhe, Kraftverteilung, Dämpfung und Pedalabstimmung an. Für den Alltag ist der "All-Purpose-Modus" vorgesehen, während der "Sportmodus" ein steiferes Fahrwerk und niedrigere Höhe bietet.

Off-Road-Fähigkeiten: Der R1S ist dank seines kürzeren Radstands und der geringeren Länge wendiger als der R1T und eignet sich hervorragend für Off-Road-Fahrten. Rivian integriert bremsbasiertes Torque Vectoring anstelle mechanischer Sperrdifferentiale in den Dual-Motor-Fahrzeugen, um die Kraftverteilung zwischen den Rädern zu steuern.

Marktpositionierung: Rivian wird als innovatives, junges Startup im gleichen Segment wie Tesla und Lucid gesehen. Sie positionieren sich im "Trucking Lifestyle Camping"-Segment und haben eine wichtige Partnerschaft mit Amazon für die Bereitstellung von elektrischen Lieferfahrzeugen. Der Basispreis für die Quad-Motor-Version des R1S mit 135-kWh-Batterie liegt bei 84.500 US-Dollar, wobei günstigere Zwei-Motor-Versionen mit kleineren Batterien verfügbar sind.

Batteriestrategie und -technologie.

Rivian setzt auf eine Mischung aus bewährten und neuen Batterietechnologien, um Leistung, Reichweite und Kosteneffizienz zu optimieren.

Zellformate und -chemie: Rivian verwendet zylindrische Zellen. Während ältere Modelle und Hochleistungs-Varianten NMC/NCA-Batteriepacks nutzen, führt Rivian in seinen Standardmodellen Lithiumeisenphosphat (LFP)-Batterien ein, um die Kosten zu senken und die Langlebigkeit zu erhöhen. LFP-Batterien bieten Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Lebensdauer im Vergleich zu NMC-Zellen. 

Kapazitäten: Der R1S ist mit verschiedenen Batteriegrössen erhältlich:

• 135 kWh Bruttokapazität (etwa 125 kWh nutzbar) für eine EPA-Reichweite von 509 km.
• Geplant sind zukünftig 105 kWh (geschätzte 420 km EPA-Reichweite) und 180 kWh (rund 640 km EPA-Reichweite).
• Das Basismodell des R1S mit LFP-Batterie hat eine nutzbare Kapazität von knapp unter 100 kWh.

Ladeinfrastruktur und -geschwindigkeit.

Rivian-Modelle nutzen den CCS (Combo)-Stecker für DC-Schnellladung.

Die maximale Ladeleistung beträgt 220 kW, mit einer Ladezeit von 10 auf 80 Prozent in etwa 40 Minuten an einem DC-Schnelllader.

Das Fahrzeug verfügt über einen 48-Ampere-Bordlader für Level-2-Laden zu Hause (bis zu 11,5 kW).

Das Navigationssystem kann die Batterie vorkonditionieren (heizen oder kühlen), um den Ladevorgang zu optimieren.

Rivian baut ein eigenes Schnellladenetz, das Rivian Adventure Network, auf, das bis 2023 3.500 DC-Lader an wichtigen Routen umfassen sollte. Zusätzlich gibt es Rivian Waypoint Charger (Level-2-Lader) an populären Zielen.

Besondere Merkmale der Batterieintegration: Rivian implementiert Designansätze, die die Batterie in das Fahrzeug integrieren. Bei LFP-Batterien empfiehlt Rivian das vollständige Aufladen mindestens einmal pro Woche oder alle zwei Wochen, um die Batteriekalibrierung für das Batteriemanagementsystem (BMS) aufrechtzuerhalten. Die LFP-Batterien sind kälteempfindlicher, was die Rekuperation im Winter einschränken kann.

Herausforderungen und Besonderheiten.

Rivian hat als junges Unternehmen mit anfänglichen "Kinderkrankheiten" zu kämpfen, wie Produktions- und Softwareproblemen, ähnlich wie Lucid. Einige spezifische Punkte sind:

Software-Updates: Software-Updates haben die Fahrzeuge erheblich verbessert, aber anfängliche Bluetooth-Verbindungsprobleme und uneinheitliches Türgriff-Verhalten wurden berichtet.

Qualität und Verarbeitung: Obwohl Verbesserungen festgestellt wurden, gab es in frühen Phasen Berichte über lose Verkleidungen und Quietschgeräusche, die nicht dem Premium-Preisschild entsprachen.

Antriebsstrang-Kalibrierung: Das duale Motorsystem in All-Purpose-Modus führt zu einem "Thunkk" (Klopfgeräusch) bei Geschwindigkeitsänderungen auf Autobahnen, da der hintere Motor entkoppelt wird, um die EPA-Reichweite zu optimieren. Dies wird von einigen als nicht "Premium" empfunden. Fahrer müssen den "Schnee-Modus" manuell aktivieren, um durchgehend Allradantrieb zu haben, da sich das System nach dem Schlafzyklus zurücksetzt.

Regeneratives Bremsen: Die LFP-Varianten des R1S bieten keine "High Regen"-Option und es gibt keine Möglichkeit, das Bremsblending auszuschalten, was bei voller Ladung oder Kälte zu einem konstanten One-Pedal-Drive-Gefühl durch den Einsatz der Reibungsbremsen führt.

Schnelle Innovation: Rivian gehört zu den EV-Startups, die durch Over-the-Air-Updates die Fahrzeuge kontinuierlich verbessern können, was sie von älteren Automobilherstellern unterscheidet.

Welche Strategie fährt General Motors bezüglich Fahrzeugen und Batterieentwicklung?

General Motors (GM) verfolgt eine umfassende und ehrgeizige Strategie, um sich als führender Hersteller im Bereich der Elektromobilität zu positionieren. Ihr erklärtes Ziel ist es, Tesla bis 2025 bei den Elektroauto-Verkaufszahlen in Nordamerika zu übertreffen. Dies wird durch eine Kombination aus breit gefächerten Fahrzeugangeboten, fortschrittlicher Batterietechnologie und dem massiven Ausbau der Produktionskapazitäten erreicht.

Fahrzeugstrategie.

GM setzt auf eine breite Palette von Elektrofahrzeugen, um verschiedene Marktsegmente abzudecken und die Akzeptanz von E-Autos in den USA zu fördern:

Modelloffensive: Bis Ende 2024 hatte GM bereits zehn verschiedene Elektroauto-Modelle im Angebot, darunter Fahrzeuge der Marken Chevy, Cadillac und GMC. Bis 2025 sollen es sogar 13 komplett neue elektrische Modelle sein.

Volumenmodelle: Schlüsselrolle spielt der Chevy Equinox EV, der als erschwingliches Modell mit einem Preis von 35.000 US-Dollar (effektiv 27.500 US-Dollar nach Anreizen) und einer Reichweite von über 300 Meilen als Bestseller der GM-Elektroflotte im Jahr 2024 hervorging. Weitere Modelle umfassen den Chevy Bolt EUV und den für 2025 angekündigten Buick Enclave, ein dreireihiges SUV mit bis zu 400 Meilen Reichweite.

Nutzfahrzeuge und Lifestyle-Segmente: GM bietet den GMC Hummer EV (als Pickup und SUV, Startpreis über 100.000 US-Dollar) und den Chevy Silverado EV (bis zu 400 Meilen Reichweite, real 450 Meilen) an, um den wachsenden Markt für elektrische Trucks und SUVs zu bedienen. Darüber hinaus liefert GM auch elektrische Lieferwagen, die BrightDrop Vans.

Premium- und Luxusklasse: Cadillac stellt den Lyriq (28.000 verkaufte Einheiten im vierten Quartal 2024) und den ultraluxuriösen Celestiq her. Auch der Cadillac Escalade IQ im oberen SUV-Segment wurde eingeführt.

Fahrleistung und Design: GM legt Wert auf hohe Leistung, wie der Cadillac Lyriq mit 255 kW (347 PS) und der GMC Hummer EV mit 750 kW (1.020 PS), der in etwa drei Sekunden von 0 auf 100 km/h beschleunigt. Trotz anfänglicher Probleme, insbesondere beim Chevy Blazer EV mit 58 gemeldeten Problemen, wurden diese weitgehend behoben, was die Verkaufszahlen stabilisierte.

Autonomes Fahren: GM treibt die Entwicklung autonomer Fahrtechnologien voran, wie das System Super Cruise, das mit ähnlichen Systemen wie dem Rivian Highway Assist vergleichbar ist.

Marktentwicklung und Ziele: GMs Elektrofahrzeug-Verkäufe in den USA stiegen 2024 um 50 % im Vergleich zu 2023 und erreichten einen Rekordwert von 114.000 Auslieferungen. Das Unternehmen plant, seine EV-Verkäufe in Nordamerika im Jahr 2025 zu verdreifachen. GM hat sich ausserdem zum Ziel gesetzt, nach 2035 keine benzinbetriebenen Fahrzeuge mehr zu produzieren.

Batteriestrategie und -entwicklung.

Die Batteriestrategie von GM ist zentral für den Erfolg der Elektromobilitäts-Offensive und konzentriert sich auf proprietäre Technologien, Diversifizierung der Zellchemie und Lokalisierung der Produktion:

Ultium-Plattform: GMs Ultium-Plattform ist eine modulare Batteriearchitektur, die eine hohe Flexibilität bei der Integration in verschiedene Fahrzeugtypen ermöglicht. Ein herausragendes Merkmal ist das Ultium-Wärmerückgewinnungssystem, das die Batterie zur Energieeffizienz nutzt. Es ist jedoch bekannt, dass Ultium-Architekturen kaum einen "Frunk" (vorderen Kofferraum) bieten.

Zellchemie-Diversifizierung: GM verfolgt einen diversifizierten Ansatz bei den Batteriezellchemien, um Leistung, Kosten und Nachhaltigkeit zu optimieren:

• NMC (Nickel-Mangan-Kobalt): Diese Chemie wurde und wird weiterhin in GMs Elektrofahrzeugen eingesetzt.
• LFP (Lithiumeisenphosphat): GM integriert zunehmend LFP-Batterien in seine Modelle. LFP-Zellen sind kostengünstiger, sicherer (geringeres Brandrisiko und thermisches Durchgehen) und langlebiger (drei- bis viermal mehr Ladezyklen als NMC-Batterien). Obwohl sie eine geringere volumetrische Energiedichte und höhere Temperaturempfindlichkeit aufweisen können, arbeiten Hersteller daran, diese Nachteile zu minimieren. GM plant, den Einsatz von LFP in der Zukunft zu verstärken.
• LMR (Mangan-reiche Chemie): GM konzentriert sich auch auf die Forschung und Entwicklung einer manganreichen Chemie (LMR), die im Rahmen eines Joint Ventures erforscht wird.
• LNMO (Lithium-Nickel-Mangan-Oxid): GM und andere Hersteller untersuchen LNMO-Batterien, die kobaltfrei sind und preislich mit LFP-Zellen vergleichbar sein sollen, dabei aber weniger Lithium benötigen.

Zellformate: Im Gegensatz zu Tesla, das zylindrische Zellen bevorzugt, setzt GM, ähnlich wie Nissan und Chevrolet, auf Pouch-Zellen. Die Wahl des Zellformats wird massgeblich von Überlegungen zur Skalierbarkeit, Kosteneffizienz und geopolitischen Faktoren beeinflusst.

Gigafactories und Lokalisierung: GM investiert massiv in den Aufbau von Batteriefabriken in den USA. Sie erhielten ein Darlehen von 2,5 Milliarden US-Dollar von der US-Regierung für den Bau einer Batteriefabrik. Ein Grossteil der geplanten Gigafactories in den USA sind Joint Ventures mit südkoreanischen oder japanischen Zellproduzenten, wie die Partnerschaft von GM mit LG Chem. LG Chem baut in Holland, Michigan, eine grosse LFP-Batteriefabrik, die bis Ende 2024 eine jährliche Kapazität von 25 GWh erreichen soll, wovon 20 GWh auf LFP entfallen. Diese Lokalisierung ist entscheidend, um die Abhängigkeit von China in der Batterielieferkette zu verringern und von US-Steueranreizen zu profitieren.

Herausforderungen in der Lieferkette: Die US-Automobilindustrie, einschliesslich GM, ist stark von China abhängig, insbesondere bei Hochleistungsmagneten und kritischen Kathoden- und Anodenmaterialien. Diese Abhängigkeit unterstreicht die Dringlichkeit für die USA, eine industrielle Unabhängigkeit aufzubauen. Politische Unsicherheiten, wie die mögliche Abschaffung von Steuergutschriften und die Einführung von Zöllen, könnten GMs EV-Wachstum beeinflussen.

Welche Strategie fährt Chevrolait bezüglich Fahrzeugen und Batterieentwicklung?

Chevrolet, als eine der Kernmarken von General Motors (GM), verfolgt eine ehrgeizige Strategie im Bereich der Elektromobilität, um sich als führender Akteur im sich wandelnden Automobilmarkt zu positionieren. Das Unternehmen strebt an, den Übergang zu elektrischen Antrieben aktiv voranzutreiben und seine Marktpräsenz signifikant zu steigern.

Fahrzeugstrategie und Modellportfolio.

Ziel: Übergang zur Elektromobilität: GM hat das langfristige Ziel, nach 2035 keine benzinbetriebenen Fahrzeuge mehr zu produzieren. Ein zentrales Anliegen ist es, erschwingliche Elektrofahrzeuge für jedermann anzubieten.

Breites EV-Angebot: Ende 2024 hatte GM bereits 10 verschiedene EV-Modelle im Angebot. Das Unternehmen plant, bis 2025 insgesamt 13 neue Elektrofahrzeuge in Afrika und dem Nahen Osten auf den Markt zu bringen.

Wichtige Modelle (Auswahl):

• Chevy Equinox EV: Dieses Modell wird als das erschwinglichste Elektrofahrzeug in den USA hervorgehoben. Es startet bei 35.000 US-Dollar und kann nach staatlichen Anreizen auf 27.500 US-Dollar sinken. Der Equinox EV bietet eine Reichweite von über 300 Meilen und war 2024 GMs Bestseller im EV-Segment.
• Chevy Blazer EV: Von diesem Modell wurden 2024 23.000 Einheiten verkauft. Obwohl es anfangs zu zahlreichen Problemen (angeblich 58) kam, wurden diese weitgehend behoben.
• Chevy Silverado EV: Ein elektrischer Pickup-Truck, der ab Ende 2023 verfügbar sein sollte und eine Reichweite von bis zu 400 Meilen bieten soll. Realistisch wurden sogar 450 Meilen Reichweite erzielt.
• GMC Hummer EV: Dieser robuste Pickup-Truck kam ebenfalls 2023 auf den Markt und beeindruckt mit bis zu 1.000 PS und 11.500 lb-ft Drehmoment. Er beschleunigt in etwa 3 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Trotz eines Startpreises von 100.000 US-Dollar wurden 2024 14.000 Einheiten verkauft.
• Cadillac Lyriq: Sollte Anfang 2023 erhältlich sein, besticht durch sein Design und eine Reichweite von bis zu 300 Meilen. Seine Leistung beträgt 255 kW und 440 Nm Drehmoment.
• Chevy Bolt EUV: Ein Crossover-SUV mit einer Reichweite von bis zu 250 Meilen.
• BrightDrop Vans: GM lieferte 1.529 elektrische Nutzfahrzeuge vom Typ BrightDrop aus.

Raumausnutzung: Im Gegensatz zu Fahrzeugen anderer Hersteller, die einen "Frunk" (vorderer Kofferraum) bieten, verfügen GMs Fahrzeuge auf Basis der Ultium-Architektur über kaum einen solchen.

Software-Definition und Assistenzsysteme: GM setzt auf fortschrittliche Technologien wie das System für teilautonomes Fahren "Super Cruise".

Batteriestrategie und -entwicklung (Ultium-Plattform).

Dominanz der Ultium-Plattform: GM nutzt seine eigenentwickelte Ultium-Plattform als Grundlage für seine Elektrofahrzeuge. Diese modulare Plattform ermöglicht Flexibilität bei Design, Leistung und Reichweite.

Fokus auf LFP-Batterien: GM ist ein wichtiger Abnehmer von Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Batterien und arbeitet eng mit dem südkoreanischen Batteriehersteller LG Chem (LG Energy Solutions) zusammen. LG Chem erweitert seine Fabrik in Holland, Michigan, um LFP-Batteriezellen zu produzieren. Diese Erweiterung soll die jährliche Kapazität bis Ende 2024 auf 25 GWh steigern, wovon 20 GWh auf LFP entfallen. Dies unterstreicht GMs Vertrauen in LFP-Batterien aufgrund ihrer Kosteneffizienz und längeren Lebensdauer.

Zellformate: GM bevorzugt, ähnlich wie Tesla und Rivian, zylindrische und Pouch-Zellen im Gegensatz zu den in Asien dominierenden prismatischen Zellen. Die neuen LFP-Zellen von LG Chem werden voraussichtlich als Pouch-Zellen hergestellt.

Wärmemanagement: Die Ultium-Plattform verfügt über ein Wärmerückgewinnungssystem (Ultium Heat Recovery System). Dieses System nutzt die grosse Batterie als thermische Quelle und kann mittels Wärmepumpe zur Beheizung eingesetzt werden, was die Energieeffizienz und Reichweitenstabilität bei kalten Temperaturen verbessert.

Diversifikation der Zellchemie: Neben LFP interessiert sich GM auch für LMR (Lithium-Mangan-Reich)-Chemies und erforscht zusammen mit LG Energy Solutions LNMO-Batterien (kobaltfrei), die ähnliche Vorteile wie LFP bieten, aber eine höhere Energiedichte aufweisen könnten.

Produktion und Lieferkette: GM hat in den letzten Jahren massive Investitionen in die EV-Produktion getätigt und seine Absatzzahlen deutlich gesteigert. Das Unternehmen baut in Zusammenarbeit mit LG Chem Batteriefabriken in den USA auf, um die Abhängigkeit von China zu verringern und eine robustere, lokale Lieferkette zu etablieren.

Herausforderungen und Ausblick:

Obwohl GM 2022 und 2023 mit Produktionsschwierigkeiten bei Elektrofahrzeugen zu kämpfen hatte, konnte es diese bemerkenswert aufholen. Die EV-Verkäufe stiegen 2024 um 50 % gegenüber 2023 auf einen Rekordwert von 114.432 Fahrzeugen.

Der Erfolg GMs wird weiterhin von Faktoren wie politischer Unsicherheit, Preissensibilität und Verbraucherskepsis beeinflusst. Die Bereitstellung erschwinglicher Modelle wie des Equinox EV ist ein Schlüsselelement, um diesen Herausforderungen zu begegnen.

GM erhielt einen Kredit von 2,5 Milliarden US-Dollar von der US-Regierung zur Unterstützung des Baus einer seiner Batteriefabriken.

Mary Barra (GM CEO) hatte angekündigt, dass General Motors Tesla bei den Elektroauto-Verkäufen in Nordamerika im Jahr 2025 übertreffen würde.

Welche Strategie fährt Ford bezüglich Fahrzeugen und Batterieentwicklung?

Ford verfolgt eine umfassende Strategie im Bereich Elektrofahrzeuge und Batterieentwicklung, um seine Position im sich wandelnden Automobilmarkt zu stärken und mit Wettbewerbern wie China und Tesla Schritt zu halten.

Fahrzeugstrategie und Produktionsinnovationen.

Affordable EVs als Mission: Ford hat sich zum Ziel gesetzt, eine neue EV-Plattform zu entwickeln, um erschwingliche Elektrofahrzeuge anzubieten. Dies wird als eine grundlegende Aufgabe für die Zukunft des Unternehmens angesehen.

Modellportfolio: Zum bestehenden Portfolio gehören der Mustang Mach-E SUV und der F-150 Lightning Truck. Ford strebt danach, diese Fahrzeuge für das Laden zu Hause und die Nutzung des grössten öffentlichen Ladenetzes in Nordamerika zu optimieren.

Neue Produktionssysteme: Ford entwickelt ein "Universal EV Production System", das eine Abkehr von der traditionellen Fliessbandfertigung darstellt. Es nutzt eine "Baumformation" mit drei parallelen Unterbändern, was die Montagezeit verkürzt und den Zugang für die Installation von Teilen verbessert. Dieser Ansatz integriert auch Unicastings (Einzelguss-Teile), um Zeit, Gewicht und Kosten zu sparen.

Raumoptimierung: Durch kleinere Batterie- und Antriebseinheiten sollen Ford-Fahrzeuge bei gleicher Aussengrösse mehr Innenraum, Bein- und Kopffreiheit bieten.

Batteriestrategie und -entwicklung.

Fords Batteriestrategie konzentriert sich stark auf Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Batterien und den Aufbau einer unabhängigen Lieferkette:

Fokus auf LFP-Batterien: Ford setzt auf LFP-Batterien für seine erschwinglichen Fahrzeuge.

Vorteile von LFP: Diese Zellen sind kobalt- und nickelfrei, was die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen verringert und mit der Problematik der Kinderarbeit im Kongo bricht (wobei Kobalt weiterhin in anderen Produkten wie Handys verwendet wird). Sie sind zudem günstiger herzustellen, da Eisen und Phosphat weit verbreitete Materialien sind, und bieten eine höhere Sicherheit mit einem geringeren Brandrisiko sowie eine doppelt so hohe Lebensdauer (bis zu 500.000 km) im Vergleich zu NMC-Zellen.

Herausforderungen und Lösungen: Traditionell haben LFP-Batterien eine geringere volumetrische Energiedichte und sind temperaturempfindlicher, was die Reichweite und Ladeleistung bei Kälte einschränken kann. Ford arbeitet jedoch daran, diese Nachteile zu minimieren. Die Integration der LFP-Batterien als Teil des Fahrzeugbodens soll die Fahrqualität verbessern und Geräusche isolieren.

Gigafactories und Lokalisierung:

Ford plant, zusammen mit dem chinesischen Batteriehersteller CATL, Fabriken für LFP-Batteriezellen in den USA zu bauen, unter anderem in Austin, Texas, mit einer geplanten Jahreskapazität von 35 GWh.

Diese Pläne sind jedoch noch von der Zustimmung der US-Regierung abhängig, da die USA ihre Abhängigkeit von China bei der Batterieproduktion verringern und sicherstellen wollen, dass chinesische Unternehmen nicht von US-Subventionen profitieren.

Zudem baut LG Chem (LG Energy Solutions) in Holland, Michigan, eine grosse LFP-Batteriefabrik auf, die bis Ende 2024 eine jährliche Kapazität von 25 GWh erreichen soll, wovon 20 GWh auf LFP entfallen und die auch Ford beliefern kann. 

Technologische Partnerschaften und Lernprozesse.

Ford-CEO unternimmt regelmässige Reisen nach China, um von den Fortschritten der chinesischen Hersteller zu lernen. Er kauft chinesische Elektroautos, um sie in Detroit zu zerlegen und zu analysieren, da Ford sich im Rückstand sieht.

Ford ist offen für Joint Ventures und Kooperationen, um Know-how zu transferieren, obwohl die Lokalisierung der LFP-IP in Michigan als schwierig erachtet wird.

Herausforderungen und Marktblick.

Ford ist sich der globalen Wettbewerbssituation bewusst, insbesondere der Dominanz Chinas im EV-Markt und der technologischen Überlegenheit chinesischer Fahrzeuge.

Das Unternehmen ist stark von China abhängig, besonders bei Hochleistungsmagneten und wichtigen Kathoden- und Anodenmaterialien, was bereits zu Produktionsstopps führte. Ford betont die Notwendigkeit, eine industrielle Unabhängigkeit aufzubauen.

Politische Unsicherheiten, wie mögliche Zölle und die Abschaffung von Steuergutschriften in den USA, könnten das EV-Wachstum von Ford beeinflussen. Ford hat in der Vergangenheit auch Spenden an politische Kampagnen getätigt, mutmasslich in der Hoffnung, solche negativen Auswirkungen zu vermeiden.

Fords EV-Marktanteil in den USA ist in den letzten drei Jahren von 7 % auf 5 % gesunken, während Wettbewerber wie General Motors ihren Anteil steigern konnten.

Ford beteiligt sich auch an der Entwicklung von Systemen für teilautonomes Fahren, wie dem BlueCruise, das dem Rivian Highway Assist und GMs Super Cruise ähnelt.

Die Electrification Academy: Eine neue Strategie für die Industrie.

Dr. Veronika Wright hat die Electrification Academy ins Leben gerufen, um dem von ihr identifizierten Mangel an einer gesamtheitlichen Strategie und ausreichend geschulten Fachkräften in der Batterie- und Elektrifizierungsbranche entgegenzuwirken. 

Electrification Academy.

Die Vision und Motivation hinter der Academy.

Fehlende Industriestrategie: Dr. Wright argumentiert, dass die Batterieindustrie, sowohl in den USA als auch in Europa, derzeit keine klare, gesamtheitliche Strategie verfolgt.

Mangel an qualifiziertem Personal: Es gibt nicht genug Personen und Unternehmen, die sich umfassend mit dem Thema beschäftigen, Fakten und Prozesse gesamtheitlich betrachten und eine langfristige Strategie bewerten und umsetzen können.

Kurzfristiger Fokus: Stattdessen dominieren kurze Initiativen, Fördermittel, Projekte und Hypes die Debatte.

Das Ziel der Academy: Die Electrification Academy möchte dies ändern, indem sie eine Anlaufstelle für das gesamte Wissen der Industrie schafft, insbesondere in den Bereichen Europa und USA, mit Fokus auf Batterietechnologie. Dieses Wissen soll faktisch betrachtet und für Entscheidungen verfügbar gemacht werden.

Struktur und Angebot der Electrification Academy.

Die Electrification Academy ist als B2B-Wissensplattform konzipiert, die zwei Hauptbereiche kombiniert:

Education Space: Ein Bildungsbereich, der Wissen über Batterietechnologie und Elektrifizierungsprozesse vermittelt.

Marktplatz: Ein Marktplatz für Unternehmen, die Technologien, Equipment, Software und Tools anbieten und die Lieferkette aufbauen.

Fokusbereiche: Der anfängliche Fokus liegt auf dem Batteriebereich, wird sich aber mit der Zeit erweitern.

Prozessorientierung: Das Herzstück ist die Konzentration auf Prozesse: Was sind die heutigen Prozesse, wo sind die Lücken im Recycling, in der Zellfertigung und in der Batterieentwicklung? Die Academy bricht hochkomplexe Themen auf die essentiellen Punkte herunter, die eine Vielzahl von Kompetenzen, Unternehmen und Personen betreffen.

Transparenz und Zugänglichkeit: Die Plattform ist komplett offen für alle User und wird immer frei verfügbar sein. Ziel ist es, Prozesse verständlich zu vermitteln und einen Anknüpfungspunkt für alle zu bieten.

Konkretes Beispiel: Batterie-Recycling.

Um die Arbeitsweise der Academy zu veranschaulichen, nennt Dr. Wright das Beispiel der Batterie-Recycling-Welt.

Strukturierte Aufschlüsselung: Wenn man heute über Batterierecycling spricht, reden verschiedene Personen oft über unterschiedliche Aspekte. Die Academy hat den Prozess strukturiert aufgeschlüsselt:

Einsammeln und Transportieren der Batterien: Der erste Schritt ist die Sammlung und der Transport der ausgedienten Batterien.

Analyse und Entscheidung (Second Life vs. Recycling): Es wird analysiert, ob die Batterien noch gut für ein „Second Life“ (Wiederverwendung in anderen Anwendungen) sind oder ob sie direkt recycelt werden müssen.

Mechanischer Recycling-Zyklus (Black Mass): Anschliessend folgt der erste mechanische Recycling-Zyklus, bei dem Methoden zur Zerkleinerung der Batterien zur sogenannten „Black Mass“ betrachtet werden.

Gewinnung von Rohmaterialien: Im letzten Schritt geht es um die Gewinnung der Rohmaterialien aus der Black Mass.

Detaillierte Informationen: In jedem Prozessschritt finden Nutzer Informationen darüber, was heute passiert, welche Innovationen es gibt und welche Schlüsselfragen noch offen sind.

Verbindung von Unternehmen und Technologien: Das Herzstück der Academy ist es, Unternehmen transparent zu machen, die bereits Technologien, Equipment, Software und Tools besitzen und diese Lieferkette aufbauen und in die Prozesse integrieren.

Arbeitsweise und das Expertennetzwerk.

Dr. Wright betont, dass die Electrification Academy kein Einzelprojekt ist, da keine einzelne Person das gesamte Wissen der Welt besitzt.

Kollaboration mit unabhängigen Experten: Die Academy arbeitet mit einem Team aus unabhängigen Experten und Expertinnen zusammen. Diese werden als Personen definiert, die langjährige Erfahrung in ihrem jeweiligen Bereich haben, Dinge selbst gemacht haben, neutral sind, vieles ausprobiert haben und das Wissen reflektieren und zusammenführen können.

Beispiel Verena Fuchs: Als Beispiel nennt Dr. Wright Verena Fuchs, die Expertin für Recycling in der Academy ist. Sie arbeitet aktuell bei Cylib und war in der Vergangenheit bei Tesla und Northvolt im Bereich Recycling tätig. Unabhängig davon bietet sie auch Beratung an.

Teamarbeit und globale Perspektive: So arbeitet die Academy beispielsweise bei der Zellproduktion und Modulproduktion mit einem internationalen Team von Personen zusammen, um den aktuellen Stand und die zukünftige Richtung zu dokumentieren. Erst durch diese umfassende Bestandsaufnahme können die Lücken identifiziert und Massnahmen zur Weiterentwicklung ergriffen werden.

Die Elektromobilität und die Batterieproduktion erleben weltweit, insbesondere in den USA, einen rasanten Aufschwung, der von massiven Investitionen und ehrgeizigen Zielen getragen wird. Trotz dieses Wachstums sieht sich die Branche mit erheblichen Herausforderungen konfrontiert, darunter politische Unsicherheiten, Preissensibilität und eine oft fragmentierte Herangehensweise an die langfristige Strategie. In diesem Kontext positioniert sich die Electrification Academy als eine neue Initiative, die darauf abzielt, die Industrie mit einem umfassenderen und strategischeren Ansatz zu unterstützen.

Die Herausforderung: Unsicherheit und fehlende Gesamtstrategie.

Dr. Veronika Wright, Batteriewissenschaftlerin, YouTuberin, Unternehmensberaterin und Gründerin der Electrification Academy, weist auf eine „massive Unsicherheit“ in der Elektromobilitätsbranche hin, die sowohl in den USA als auch in Europa spürbar ist. Sie kritisiert, dass es zu wenige Personen und Unternehmen gebe, die tatsächlich eine klare Vorstellung davon hätten, wie die Industrie erfolgreich sein kann. Oft fehle es an einer ganzheitlichen Betrachtung der Fakten und Prozesse, und stattdessen dominierten kurzfristige Initiativen, Fördermittel und Hypes. Diese Beobachtung unterstreicht die Notwendigkeit einer kohärenten Strategie, um die Abhängigkeit von ausländischen Lieferketten zu reduzieren und die heimische Produktion zu stärken.

Die Vision der Electrification Academy.

Die Electrification Academy wurde ins Leben gerufen, um diesem Mangel an strategischer Weitsicht zu begegnen und eine „neue Strategie für die Industrie“ zu etablieren. Sie versteht sich als eine B2B-Wissensplattform, die Unternehmen zusammenbringen und im Bereich Batterie und Elektrifizierung schulen möchte. Das übergeordnete Ziel ist es, eine Anlaufstelle für das gesamte Wissen der Industrie zu sein und dieses Wissen faktenbasiert zu betrachten, um fundierte Entscheidungen zu ermöglichen.

Ein ganzheitlicher Ansatz für komplexe Prozesse.

Ein zentraler Fokus der Electrification Academy liegt auf den Prozessen innerhalb der Batterie- und Elektrifizierungsindustrie. Dies umfasst:

Recycling: Von der Sammlung und dem Transport von Batterien über die Analyse für das Second Life bis hin zu mechanischen Recyclingzyklen und der Rückgewinnung von Rohmaterialien. Die Academy beleuchtet dabei, welche Innovationen und Schlüsselfragen in jedem Prozessschritt offen sind.

Zellfertigung und Batterieentwicklung: Die Plattform zielt darauf ab, hochkomplexe Themen herunterzubrechen und Lücken in der Wertschöpfungskette zu identifizieren.

Wissenstransfer und Transparenz: Die Academy macht Unternehmen transparent, die bereits Technologien, Equipment, Software oder Tools zur Gestaltung der Lieferkette anbieten. Dies soll den Wissenstransfer fördern und die Zusammenarbeit erleichtern.

Unabhängige Expertise und internationale Zusammenarbeit.

Die Electrification Academy setzt auf die Zusammenarbeit mit einem Team von unabhängigen Experten und Expertinnen, die über langjährige Erfahrung in ihren jeweiligen Bereichen verfügen. Diese Fachleute sind neutral und in der Lage, ihr Wissen auf eine verständliche Weise zu synthetisieren. Das Ziel ist es, gemeinsam zu erarbeiten, „wo wir stehen und wohin wir gehen“, um die tatsächlichen Lücken zu erkennen und notwendige Schritte einzuleiten. Dieser kollaborative und erfahrungsbasierte Ansatz soll dazu beitragen, die Produktions- und Anlaufschwierigkeiten, die beim Aufbau von Gigafactories in Europa und den USA oft auftreten, besser zu meistern.

Ausblick auf die Zukunft der Industrie.

Die Electrification Academy repräsentiert eine strategische Antwort auf die Notwendigkeit einer reiferen und besser koordinierten Elektromobilitätsindustrie. Durch die Bündelung von Wissen, die Fokussierung auf Prozesse und die Förderung von Transparenz und Zusammenarbeit möchte sie dazu beitragen, die politischen und technischen Hürden zu überwinden, die derzeit eine schnellere und nachhaltigere Transformation behindern. Die Initiative zielt darauf ab, die Industrie zu befähigen, langfristige Strategien zu entwickeln und die Abhängigkeit von einzelnen Regionen, wie Chinas Dominanz in der Batteriezellproduktion, zu verringern. Sie bietet einen Anknüpfungspunkt für alle Akteure, die an einer erfolgreichen Zukunft der Elektromobilität mitwirken möchten.

Fazit und Ausblick.

Die Elektromobilität in den USA befindet sich in einer Phase des Wandels und der Unsicherheit, geprägt von einem rückläufigen Trend bei Steuergutschriften und der Suche nach einer kohärenten Industriestrategie. Während Kalifornien als Leuchtturm der Elektrifizierung dient und innovative Newcomer wie Rivian und Lucid alongside Tesla den Markt prägen, holen etablierte Giganten wie General Motors auf.

Die Wahl der Zellchemie verlagert sich von NMC zu LFP, was jedoch geopolitische Abhängigkeiten mit sich bringt, da China die Produktion der benötigten Materialien dominiert. Zellformate in den USA bevorzugen zylindrische und Pouch-Zellen, getrieben von Skalierbarkeit, Kosteneffizienz und der Notwendigkeit, sich von asiatisch dominierten prismatischen Zellen abzugrenzen. Gleichzeitig bleibt die Skepsis gegenüber Festkörperbatterien bestehen, da grundlegende Integrations- und Sicherheitsprobleme noch nicht gelöst sind. Die Lieferkette für Batterien in den USA ist noch im Aufbau und leidet unter fehlenden Kapazitäten in der Produktion von Schlüsselmaterialien.

In diesem komplexen Umfeld bietet die Electrification Academy von Dr. Veronika Wright eine dringend benötigte Plattform. Sie zielt darauf ab, als zentrale Anlaufstelle das gesamte Wissen der Batterie- und Elektrifizierungsbranche zu bündeln, Prozesse transparent zu machen und Unternehmen durch fundierte Informationen und ein Netzwerk unabhängiger Experten zu unterstützen. Diese Initiative soll dazu beitragen, die Lücken in der Wertschöpfungskette zu schliessen und eine langfristige, gesamtheitliche Strategie für die Industrie zu entwickeln, die über kurzfristige Hypes und Projekte hinausgeht. Die Entwicklung des US-Marktes und die Rolle dieser neuen Wissensplattform bleiben daher von grösster Bedeutung für die Zukunft der Elektromobilität.

Disclaimer / Abgrenzung

Stromzeit.ch übernimmt keine Garantie und Haftung für die Richtigkeit und Vollständigkeit der in diesem Bericht enthaltenen Texte, Massangaben und Aussagen.

Vielen Dank an "Geladen - Batteriepodcast zur Energiewende.

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Veronika Wright | Geladen Podcast.
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