Da Materiallieferanten versuchen, vom schnell wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge zu profitieren, welche Chancen ergeben sich durch den anhaltenden Rückgang der Materialintensität?
Seit 2015 hat sich die Materialintensität des Akkupacks (ohne Zellen) um mehr als 50 % pro kWh verringert. Dies ist einer der Gründe für das starke Comeback von LFP-Akkus. Die geringere Energiedichte von LFP-Akkus wird teilweise durch die höhere Packaging-Effizienz kompensiert, die Akku- und Erstausrüster (OEMs) erzielen können. Ein gutes Beispiel hierfür ist der Blade-Akku von BYD, bei dem die sehr länglichen Blade-LFP-Zellen die gesamte Breite des Packs einnehmen und direkt in einer Zell-an-Zelle-Anordnung gestapelt sind. Dieser Ansatz verbessert das Verhältnis von Zellen zu Pack erheblich, im Fall von BYD von etwa 40 % auf 60 % (volumetrisch).
Trotz des geringeren Materialeinsatzes pro Fahrzeug bleiben einige Materialien unerlässlich, da sie die grundlegende Funktionalität des Fahrzeugs gewährleisten. Angesichts des rasanten Wachstums des Marktes für Elektrofahrzeuge wird die Nachfrage nach diesen Materialien trotz des reduzierten Verbrauchs pro Fahrzeug weiter steigen. Beispiele hierfür sind das Chassis, Komponenten des Wärmemanagements (Kühlplatten, Kühlwasserschläuche usw.), Brandschutz, Stromschienen, elektrische Isolierung und weitere Materialien für die Zwischenzellen.
Der Schlüssel zu all diesen Materialien liegt in der Gewichts- und Kostenreduzierung. Doch für alle Zwischenzellmaterialien gewinnt Multifunktionalität zunehmend an Bedeutung. Mit der Reduzierung von Hilfsmaterialien und der Gehäusestruktur müssen Zwischenzellmaterialien mehr Funktionen erfüllen. Während es früher üblich war, mehrere Materialschichten für Wärme- und elektrische Isolierung, Kompression und Brandschutz aufzutragen, müssen neue Materialien mehrere dieser Funktionen übernehmen. Obwohl sie einzeln betrachtet teurer sein mögen, könnten sie viele andere Materialien ersetzen, die Fertigung vereinfachen und die Gesamtsystemkosten senken.
Das Batteriegehäuse (bzw. die Batteriehalterung, der Deckel, die Struktur usw.) bleibt auch bei zunehmender Integration in das Fahrzeug ein zentraler Bestandteil des Akkus. Metalle sind hierbei die gängigste Wahl, wobei Stahl häufig für die strukturelle Stabilität und Aluminium aufgrund seines geringen Gewichts eingesetzt wird. Die Automobilindustrie verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Herstellung und Anwendung dieser Materialien. Zunehmend rücken jedoch Verbund- oder Polymerkomponenten in den Fokus, um Gewicht zu reduzieren, spezifischere Geometrien zu realisieren und zusätzliche Funktionen zu bieten. IDTechEx schätzt, dass ein Verbundgehäuse, ohne strukturelle Änderungen, die Energiedichte einer Batterie um bis zu 7 % steigern könnte (weitere Verbesserungen sind durch kundenspezifische Designs möglich). Auch wenn dieser Wert gering erscheinen mag, ist jede noch so kleine Verbesserung bedeutsam, da die Steigerung der Energiedichte mit der Zeit abnimmt.
Batteriegehäuse aus Verbundwerkstoffen werden immer häufiger eingesetzt, wie beispielsweise beim Mustang Mach-E und dem Ford F-150 Lightning. Es gibt zwar Herausforderungen, etwa die Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen, die Feuerbeständigkeit und die Reduzierung der Abhängigkeit von Metallen. Doch all diese Probleme sind beherrschbar, und IDTechEx prognostiziert ein 19-faches Wachstum bei Verbund-/Polymermaterialien für Gehäuse. Ein vollständig aus Polymer bestehendes Batteriegehäuse ist zwar möglich, aber im heutigen Markt vielleicht ambitioniert. Der Ersatz einzelner Komponenten der Akkupackstruktur durch flammhemmende Polymere bietet Zulieferern im Markt für Elektrofahrzeuge zweifellos hervorragende Chancen.
IDTechEx hat kürzlich einen neuen Bericht mit dem Titel „Materialien für Batteriezellen und -packs für Elektrofahrzeuge 2023-2033“ veröffentlicht, der sich mit dem historischen und zukünftigen Materialbedarf befasst und dabei 16 Materialkategorien innerhalb der Zellen und 11 für die Verpackung berücksichtigt.
