Zellproduktion

Weltweit werden hunderte Zellfabriken, sogenannte Gigafactorys, aufgebaut. Diese sind notwendig, um die immer größer werdende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien zu bedienen. Aktuell findet ein Großteil der Zellherstellung in Asien statt, genauer in China, Korea und Japan. In den nächsten Jahren werden sich die globalen Marktanteile jedoch verschieben. Aufgrund der Nachfrage z.B. von europäischen und amerikanischen Automobilherstellern wird es bis Ende des Jahrzehnts immer mehr Zellfabriken außerhalb Asiens geben. Viele OEM gehen entweder Kooperationen mit etablierten Zellherstellern ein oder versuchen eine eigene Zellherstellung zu etablieren.

Das Tool stellt Produktionskapazitäten dar, welche theoretisch in den gebauten bzw. bereits angekündigten Produktionsstandorten zur Verfügung stehen.

Größter Zellhersteller im Jahr 2022 war China mit 76 Prozent Marktanteil. Das Land besaß zu dieser Zeit eine Produktionskapazität von ungefähr 450 GWh. Bis 2030 sinkt aufgrund des sich diversifizierenden Marktes zwar der globale Marktanteil auf 47 Prozent, jedoch steigt die Produktionskapazität dennoch auf 2,8 TWh. Korea (2022: 4 Prozent Marktanteil) und Japan (2022: 3 Prozent Marktanteil) waren vor einigen Jahren nach China die größten Zellhersteller, werden aber in den kommenden Jahren weiter Marktanteile verlieren. Dennoch bauen sie die Produktionskapazität jeweils von 25 auf 100 GWh bzw. 15 auf 95 GWh pro Jahr aus.

Extreme Wachstumsmärkte bei der Zellproduktion sind zudem Europa und die USA. In den USA wird es, unter anderem gefördert vom Inflation Reduction Act (IRA), einen massiven Kapazitäten-Ausbau von 2022 45 GWh auf 2030 über 1.000 GWh geben. In einzelnen europäischen Ländern wie z.B. Deutschland steigt die Zellproduktion. Bis 2030 sind ca. 450 GWh Produktionskapazität angekündigt. Insgesamt sind aktuell in der EU bis 2030 Fertigungskapazitäten von knapp 2 TWh angekündigt.

Mittlerweile gibt es weltweit knapp 600 verschiedene Produktionsstandorte mit größeren Produktionsanlagen. Die Ankündigungen müssen jedoch kritisch hinterfragt werden. Je nach Quelle und Akteur ist die Wahrscheinlichkeit einer Umsetzung der Ankündigung unterschiedlich. Durch eine Experteneinschätzung der einzelnen Ankündigungen können so verschiedene Szenarien der zukünftigen Zellproduktionsstätten erstellt werden.

Aktuell übersteigt die Produktionskapazität den aktuellen Bedarf an Batterien. Es wird jedoch immer wieder diskutiert, ob der Auf- und Ausbau der Produktionsstätten mit dem schnell wachsenden Nachfragemarkt mitwachsen kann. Ein langsamer Produktionshochlauf, verzögerte Bauprojekte oder gar gänzlich eingestellte Projekte lassen die tatsächliche Produktionskapazität oftmals deutlich unter der angekündigten Produktionskapazität liegen.

Die Investitionskosten für die Zellproduktion sind unterschiedlich und stark abhängig von der Gesamtproduktionskapazität der Produktionsstätte. Bei den Fabriken ergeben sich viele Skalierungseffekte. Primär bei der benötigten Gebäudeinfrastruktur können so beispielsweise hohe Kosten eingespart werden. Eine kleinere Produktionsstätte mit unter 20 GWh Fertigungskapazität pro Jahr verursacht im Mittel ungefähre Investitionen von 80 Mio. USD pro GWh. Im Vergleich dazu verringert sich die durchschnittliche Investitionssumme bei Fertigungsanlagen von über 20 GWh/a auf 65 Mio. USD pro GWh.

In den einzelnen Produktionsstätten können unterschiedliche Zellformate hergestellt werden.

Es wird zwischen Pouch-, zylindrischen und prismatischen Zellen unterschieden. Die Zellen werden zum einen in Teilschritten unterschiedlich gefertigt, zum anderen unterscheiden sie sich in den erreichten Energiedichten bzw. haben unterschiedliche Zelleigenschaften (beispielsweise die Sicherheit betreffend). Es ist schwer vorherzusagen, wie sich die Anteile der Zellformate weiterentwickeln. Während in 3C-Anwendungen (siehe Anwendungs-Toolfenster) früher primär Rundzellen und heute in erster Linie Pouchzellen eingesetzt werden, gibt es im Automobilsektor keinen eindeutigen Trend hin zu einem bestimmten Zellformat. Unterschiedliche Hersteller setzen auf ganz verschiedene Zellformate bzw. deren Integration in die Fahrzeuge.