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. Im Maximumszenario sind alle Ankündigungen unabhängig ihrer Realisierungswahrscheinlichkeit enthalten. Zudem berücksichtigen die Zahlenreihen lediglich aktuell kommunizierte Zeitpläne und Kapazitäten. Aufgrund der Menge an angekündigter Überkapazität werden nicht alle Pläne realisiert.

Größter Zellhersteller im Jahr 2024 war China mit 79 Prozent Marktanteil. Das Land besaß zu dieser Zeit eine Produktionskapazität von über 2,5 TWh. Bis 2030 sinkt aufgrund des sich diversifizierenden Marktes zwar der globale Marktanteil auf unter 50 Prozent, jedoch steigt die Produktionskapazität dennoch auf voraussichtlich über 3,8 TWh. Korea (2024: 2,5 Prozent Marktanteil) und Japan (ebenfalls 2,5 Prozent Marktanteil in 2024) 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 gut 70 auf 130 GWh bzw. 70 auf über 150 GWh pro Jahr aus.

Extreme Wachstumsmärkte bei der Zellproduktion sind zudem Europa und Nordamerika. In Nordamerika wird es, unter anderem gefördert vom Inflation Reduction Act (IRA), einen massiven Kapazitäten-Ausbau von 2024 150 GWh auf 2030 über 1.600 GWh geben. In Europa könnten Fertigungskapazitäten von insgesamt 1.500 GWh bis 2030 ansteigen.

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 (Minimum- und Basisszenario).

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.

Seit 2023 gab es insbesondere in Europa eine Vielzahl an Bauprojekten, welche verzögert oder ganz gestrichen wurden. Die Summe der betroffenen Kapazitäten liegt bei rund 700 GWh. Ursachen dafür sind insbesondere eine schwächelnde Marktnachfrage und ein hoher Preisdruck. Unter anderem Überkapazitäten sorgten für schnell sinkende Zellpreise. Zudem sind Bauprojekte außerhalb von Asien teurer. Daneben gibt es Herausforderungen beim Hochlauf neuer Fertigungsanlagen, insbesondere dann, wenn nur unzureichende Erfahrung bei der Batterieproduktion vorhanden ist. Der IRA hatte für Europa bislang nur in einzelnen Fällen Auswirkungen auf Verzögerungen oder Aufkündigungen von Bauvorhaben.

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.