Die PERFEKTE E-Auto-Batterie? 🔋 Hybrid-Batterie-Packs - Dr. Joachim Sann

00:00:02: Geladen, der Batterie Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:00:09: Hallo und herzlich willkommen zu geladen deinem Energiewende-Podcast!

00:00:13: Ja hier bekommt ihr die neuesten Batterieentwicklungen serviert und wenn euch das gefällt dann drückt doch auf abonnieren und lasst uns auch gerne einen Kommentar zu unserem heutigen Thema da nämlich Hybridbatterien.

00:00:24: Und geladen dazu haben wir heute den Experten Dr.

00:00:27: Joachim Sann.

00:00:28: Herzlich willkommen, hallo Joachim.

00:00:29: Hallo Daniel, freut mich mal wieder hier zu sein!

00:00:31: Ja du bist leitender Forscher der Wissenschaftler am Physikale Schemischen Institut der Universität Gießen.

00:00:38: Liebes Publikum, es gibt Lithium-Ionenbatterien da die Unterkategorien NMC und LFP.

00:00:43: Und es gibt auch Natriumillionenbatterie.

00:00:45: Sie kennen das hier aus dem Podcast.

00:00:46: Die haben unterschiedliche Vorteile – und was läge da irgendwie näher?

00:00:50: Das zu kombinieren!

00:00:51: Nämlich diese beiden oder drei Zellchemien in einem Pack für ein Elektroauto um diese Vorteile auszunutzen.

00:00:59: Genau das versuchen auch verschiedene Zellhersteller und Autobauer allen voran CTL, Neo oder One Und darüber wollen wir heute reden, aber erst mal Joachim ganz vorab.

00:01:10: Denkst du da zeichnet sich so ein Trend ab?

00:01:12: Oder ist das eher eine Nischengeschichte die wir jetzt hier sehen?

00:01:15: Aktuell

00:01:16: würde ich das schon eher noch als Nische bezeichnen.

00:01:19: Da muss man gerade wenn man auf die letzten Ankündigungen schaut... ...da ist aus meiner Sicht zweimal Nische und einmal potenziell großer Markt, wenn es der Markt annimmt dabei.

00:01:30: Aber es ist grade ein sehr früher Startzeitpunkt dieser Hybridsysteme.

00:01:35: Ja, bevor wir das jetzt einzeln auseinandernehmen geht doch vielleicht mal ganz am Anfang so oft die Gründe aus deiner Sicht ein.

00:01:41: Warum sich überhaupt Unternehmen mit diesen Hybrid-Batterien beschäftigen?

00:01:45: Die Idee ist eigentlich so ähnlich wie bei einem Hybrid-Verbrenner wo ich auch versuche zwei Systeme miteinander zu kombinieren, die beide ihre Vorteile und Nachteile haben.

00:01:56: und in einer idealen Welt kombiniere ich zwei Systemes so miteinander dass ich nur die Vorteile bekomme.

00:02:02: also bei einem klassischen Verbrennerhybrid wäre, dass dann ich habe aus der Batterie den niedrigen CO-Ausstoß im Normalbetrieb und bekomme die Reichweite aus dem Verbrenner.

00:02:13: Und das gleiche Prinzip überträgt man jetzt auf nur Electric Vehicles in denen man verschiedene Zellchemien versucht miteinander zu kombinieren, die jeweils ihre gegenseitige Nachteile ausgleichen sollen.

00:02:25: Diese Nachteilen können sein, dass man einen sehr teuren Typ hat den man unbedingt verwenden möchte weil der was sehr gut kann zum beispiel extrem hohe leistungen liefern und das mit einem sehr günstigen typ kombiniert weil man die leistung eben nicht für alle fälle immer braucht.

00:02:40: Und dadurch auch eine kleine hochleistungsbatterie ausreicht, den nachteil kann bedeuten dass mal bei tiefen temperaturen nicht besonders gut geeignet zell chemien hat.

00:02:49: deswegen für tiefe temperaturen eine separate cellchemie brauche ich.

00:02:52: sowas kennt man quasi aus der Vergangenheit noch von den ersten Brennstoff-Zellfahrzeugen, die zwei verschiedene Batterie Typen drin hatten damit sie kaltstartfähig waren.

00:03:00: Das kann aber auch bedeuten dass man einen Zelttyp das ist jetzt quasi das was aktuell vermarktet werden soll ein Zelt Typ mit einer sehr hohen Ladeleistung und einen Zelltypen in eine sehr sehr hohe Energietichte miteinander kombiniert um sozusagen Schnellladefähigkeit und Reichweite zu erzielen.

00:03:16: Das ist sozusagen der Reiz dass man versucht Möglichst nur die Vorteile von zwei verschiedenen Systemen miteinander zu kombinieren.

00:03:26: Idealerweise ohne dass die Kosten explodieren, das ist eine sehr spannende Frage!

00:03:30: Wie

00:03:30: sieht es denn genau aus?

00:03:31: Eine Kombination in einem Pack also wie ist das aufgebaut?

00:03:34: gibt's dann da irgendwie zwei Module?

00:03:36: eins ist beispielsweise in MC ein LFP oder sind diese Zellen dann wirklich kombiniert in einem pack zusammen?

00:03:42: wie muss man sich das vorstellen?

00:03:44: der Nioh-Zellpack zum Beispiel, der so ein Hybrid Pack ist.

00:03:47: Die haben quasi in den Außenbereichen eine Zellchemie eingeordnet und im Kern quasi ne andere aber alles in einem Pack.

00:03:55: Es gibt möglicherweise Varianten mit verschiedenen Modulen das ist nicht so hundertprozentig klar.

00:04:01: wenn man tatsächlich in Richtung große Reichweite geht möchte man eigentlich am liebsten alle Zellen in einem pack intelligent angeordnet haben weil man ansonsten wieder am Pack das verliert, was man mit einem Hybridkonzept zu gewinnen versucht.

00:04:15: Nehmen wir mal an, wir haben jetzt LFP-NMC-Pack kombiniert.

00:04:19: Jetzt liegt natürlich nahe.

00:04:21: die LFP Zellen, werden so wahrscheinlich für den Alltag gedacht also für Fahrten zum Büro oder so weiter und wenn ich jetzt mit der Familie einen Urlaub fahren will nach Italien oder sowas dann nehme ich die NMC-Zellen.

00:04:32: Wie funktioniert es denn?

00:04:33: Wie wird dann sozusagen umgeschaltet, umgeswitched für je nach Anwendung?

00:04:39: Das ist eine sehr spannende Frage Die man ehrlich gesagt zu dem Zeitpunkt überhaupt noch nicht konkret beantworten kann denn.

00:04:46: Dieses diesen pack gibt es noch nicht im realen Leben, es muss auf jeden Fall dann irgendeine Steuerloggie geben jetzt speziell in diesem fall die quasi ein haltbaren pack zur verfügung stellt und quasi so eine Art range boost den man bei bedarf zuschalten kann der normalfall vielleicht einfach nur in so einem wohlfühlbereich gehalten wird.

00:05:04: Die haben extra betont, dass sie eben so ein sehr kompetentes Batteriemanagement-System haben.

00:05:10: Was alle diese verschiedenen Parameter für die verschiedenen Zellen steuern kann und das in irgendeiner Form dem Nutzer intelligent zugänglich machen kann.

00:05:17: Den Pack den es schon gibt von NIO der das kombiniert jetzt speziell LFP und MMC da kann man die quasi gar nicht getrennt voneinander ansteuern sondern da steuert man immer alles an.

00:05:28: Da hat man schlicht untergreifen das Fembrit Konzept dazu genutzt um eine ganz bestimmte Kapazität treffen zu können, die mit LFP alleine gerade so nicht erreicht hätte werden können und mit NMC hat man es dann eben geschafft.

00:05:40: Und außerdem nutzt man da die Tatsache aus dass das NMC eine andere Spannungskurve hat wo man aus der Spannungen den Ladezustand der Batterie ablesen kann und dann sorgen quasi die paar wenigen NMC-Zellen in dem Gesamtpack dafür, dass der Pack insgesamt seine Spannungsstärke ändert mit Ladezustand und man kann dann präzise den ladesch Zustand messen.

00:06:02: Also da gibt es alle möglichen Varianten speziell dieses range extender Konzept, da muss es eigentlich am Ende eine Wahl für den Nutzer geben so ähnlich wie heute bei einem Benzinhymper.

00:06:12: Ich denke das ist tatsächlich dass das anschaulichste Realwelt Beispiel wo man sowas von der Funktion her sehen kann, da habe ich ja auch die Auswahl ob ich quasi komplett Hybrid fahren möchte.

00:06:25: Ob ich nur elektrisch fahren möchte?

00:06:27: Ob ich nun mit dem Verbrenner fahren möchte und die Batterie schonen möchte so ähnliche Konzepte muss man bei einer Batterie Hybrid dann auch eigentlich einsetzen.

00:06:36: Ja aber mir sind noch ziemlich viele Fragezeichen.

00:06:39: ehrlich gesagt wo siehst du denn so die Nachteile oder zumindest die Herausforderungen bei diesen Kombi-Packs?

00:06:45: Die größte Herausforderung aus meiner Sicht ist tatsächlich die Leistungs-Elektronik, noch nicht mal unbedingt das Batteriemanagement System.

00:06:52: Ich habe am Ende diese zwei verschiedenen Packs... ...die ich nicht gleichmäßig nutze sondern ich möchte mal den einen nutzen, mal den anderen, mal beide.

00:07:00: Ich möchte mal Den einen laden, mal Den Anderen Mal Beide und ich möchte vielleicht sogar Energie von einem Pack innen anderen Pack transferieren ohne dass ich irgendwo an der Ladestation stehe.

00:07:10: Und damit brauche ich eine Leistungselektronik, die mir diesen verschiedenen Spannungsniveaus klarkommt und trotzdem immer meine Leistungen zum Fahren bereitstellt.

00:07:18: Ich brauche eine Leistungselektronika in der Lage ist, die Spannung aus dem einen Pack in die Spanne des anderen Packs umzuwandeln.

00:07:24: aber jede Umwandlung ist natürlich mit Effizienzverlust verknüpft.

00:07:28: Das ist dann ein großer Unterschied ob man das wirklich nur gelegenlich benutzt und hart umschaltet.

00:07:33: also auch sowas wäre ja vorstellbar dass man auf der Langstrecke mit dem einen Pack im Wesentlichen nur fährt und wenn das leer ist, schaltet man um aus andere.

00:07:42: Dann hat man nicht so viele Effizienzverluste weil es nun umschalten ist.

00:07:46: aber wenn man das wirklich miteinander kombiniert und dann auch noch hin und her lädt Gesamteffizienzen von dem System wird ein sehr spannender Punkt sein.

00:07:52: Also Zellen mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften, die arbeiten natürlich auch mit unterschiedlichem Temperaturen.

00:07:57: Das haben wir in dem Podcast auch schon öfter besprochen und da stellte ich es mir herausfordernd vor ein Wärmemanagementsystem hinzubekommen zu entwickeln das dann eben über Hitzung oder ineffizienz verhindert.

00:08:09: Man hat zumindest mal den Vorteil dass es gemeinsame Temperaturfenster gibt wenn ich so ein lades Szenario habe könnte ich eine gemeinsame temperatur finden.

00:08:17: aber generell gilt tatsächlich das speziell beim Laden eine relativ hohe Starttemperatur braucht, tendenziell eine höhere Temperatur als das LFP und am Ende nicht so eine hohe Maximaltemperatur.

00:08:29: Beim NMC muss ich mir also insgesamt ein bisschen mehr Gedanken um die Temperaturen machen.

00:08:33: Es gibt einerseits LFP, dass braucht grundsätzlich eine etwas höhere temperatur.

00:08:37: es gibt neuerdings aber auch LFP der funktioniert großartig bei minus zehn Grad.

00:08:41: in jedem Fall scheint LFP aber eine höhere maximale Grenztemperatur zu haben speziell bei sehr tiefen Temperaturens.

00:08:48: Leistung abrufen Das ist so einen Punkt was NMC besser kann als LFP.

00:08:53: Aber da kommt dann ja auch wieder Natriumion ins Spiel, was das potenziell noch ein bisschen besser kann.

00:08:57: und man hat beim Thermalmanagement da jetzt paar Optionen.

00:09:00: Das, was man gesehen hat bei gerade solchen Multizonen-Tellpacks ist dass jede Zone sein eigenes Batterietemperierungssystem bekommt.

00:09:12: Die haben dann einen eigenen Kühlkreislauf.

00:09:13: die kann ich dann einigermaßen unabhängig voneinander kühlen oder heizen.

00:09:18: Da brauche ich dann halt eine entsprechend intelligente Steuerung.

00:09:21: und was mir tatsächlich noch nicht hundertprozentig klar ist, ob ich auch verschiedene Temperaturen Zonen im Kühlmittel oder im Heizmittel zur Verfügung stellen muss.

00:09:30: Ob ich da auf einmal zwei Temperature in einem Fahrzeug brauche oder ob das immer noch mit einer regeln kann?

00:09:35: Aber dass da sehr viel möglich ist, sieht man seit vielen Jahren bei Tesla mit ihrem Supermanyfold wo die sehr viele Temperaturbereiche sehr intelligent miteinander kombinieren können.

00:09:44: also möglich ist so etwas.

00:09:45: Ich kann mir sehr gut vorstellen, dass andere Hersteller sowas mittlerweile auch können.

00:09:48: Ein spannender Bereich ist noch ob man das Impact Design nutzen kann?

00:09:53: Das ist das was angeblich Neo getan hat bei seinem Hybrid Pack.

00:09:57: Die hatten tatsächlich LFP-Batterien die Temperatur anfälliger waren.

00:10:01: Deswegen haben sie die NCM Zellen außen im Pack platziert dass quasi die NCM-Zellen stärker der äußeren Temperatur ausgesetzt waren und quasi das LFP-Pack in der Mitte so ein bisschen warm gehalten haben, auch Wohlfühltemperatur.

00:10:13: Das könnte man sich genauso vorstellen mit Natrium und LFP und macht es sich dann vielleicht auch ein bisschen leichter den gesamten Pack insgesamt auf eine Wohlgefühltemperatur zu bekommen – mitten im Temperaturgradienten, der halt kälter wird.

00:10:25: hinzu den Zellen, die das besser abkönnen.

00:10:28: Man gibt aus meiner Sicht mit so einem Multizellkonzept den Ingenieuren ziemlich viele neue Parameter mit denen sie spielen können.

00:10:36: Ja dann fällt noch die Lebensdauer auch wahrscheinlich ins Gewicht, da haben wir auch ziemlich unterschiedliche Lebenszügeln so von je nach Zäh chemie.

00:10:45: wie kann man das in den Griff bekommen aus deiner Sicht?

00:10:47: Also da würde ich davon ausgehen dass ein Hersteller sich ein typisches Nutzungsszenario für so ein Fahrzeug überlegt und dann seine entsprechenden Zellen so optimiert die Zelle, die sehr häufig genutzt wird eine lange Lebensdauer hat und die anderen eher kürzere Lebensdauern.

00:11:04: Da hat man dann auch mehr Möglichkeiten.

00:11:05: also wenn man jetzt von so einem Range Extender Pack spricht der wirklich einfach nur ein extrem hoher Energie Dicht hat aber dafür wirklich nur auf der Langstrecke genutzen wird den kann ich dann vielleicht auch auf fünfhundert Zyklen auslegen was in dem Automotive Bereich normalerweise nicht ausreichend ist.

00:11:20: Aber vielleicht ist es das für so ein Range Extender Pack und dafür kann ich eine Zellchemie einsetzen, die eben sehr viel höhere Energiedichte ermöglicht.

00:11:28: Wie man das am Ende tatsächlich dann im Auto ausbalanciert?

00:11:31: Ist eine extrem gute Frage!

00:11:32: Der Trend ist aber ganz klar – wenn man so zwei Zellchemien miteinander kombiniert hat man immer eine Zelle Chemie mit einer möglichst langen Lebensdauer und das ist dann die Daily Use Zelle chemie, die viele Zügel in Macht.

00:11:45: Und die zweite Zelle für Spezialanwendung Das ist dann tendenziell die, die man kennt als eine Selchimidier weniger Zyklin schafft.

00:11:55: Aber wie viel ist quasi nicht spezifiziert?

00:11:58: Man kann sich schon so Szenarien vorstellen dass wenn man sich zum Beispiel so ein Fahrzeug mit einer Range Extender-Batterie zulegt und die wirklich jeden Tag auf Langstrecke fährt, dann könnte es sein das so ein Pack dann auch schneller kaputt geht.

00:12:11: Aber CATL, die das hier speziell diese sehr komplexen Systeme vorgestellt haben mit vielen Optionen also durch schlechte Haltbarkeit sind sie insbesondere noch nicht aufgefallen bei ihren CLPACs.

00:12:22: Die würden sich dann glaube ich schon entsprechende Gedanken machen.

00:12:24: Dann sprechen wir mal über die Kosten.

00:12:26: Da liegt es ja ziemlich nah, dass man LFP oder Natrium-Ionenbatterien zum Beispiel mit NMC kombiniert und dann diese Vorteile von NMC hat aber gleichzeitig die Kosten für das Pack senkt.

00:12:39: Wenn man sich das aber ein bisschen genauer anguckt und zugehörte was du jetzt gerade gesagt hast nämlich wir brauchen mehr Leistungselektronik auch eine leistungsstärkere Leistungselectronik die das alles irgendwie steuert Wir brauchen natürlich auch mehr unterschiedliche Chemie Mikadien und Rohstoffe, d.h.

00:12:55: unterschiedliche Lieferketten kommen dann da zum Tragen

00:12:58: usw.,

00:12:59: wahrscheinlich auch unterschiedliche Material-Einsätze.

00:13:01: noch mal im Vergleich zu einem Standardpack was man so hat.

00:13:06: Dann hat man doch wahrscheinlich eher das Gegenteil erreicht und tatsächlich viel höhere Kosten.

00:13:10: oder wie siehst du das?

00:13:12: Das ist eine sehr gute Frage!

00:13:14: Da ist mir persönlich die Skalierung noch nicht klar bei so einem etwas komplexeren System, weil ja das ist etwas komplexer.

00:13:22: Die Frage ist es so sehr viel mehr komplexe?

00:13:25: wenn man solche Zellchemien miteinander kombiniert dann müssen die Unterschiede zwischen den beiden Zell Chemien wegen der Rahman sie kombinieren groß sein.

00:13:35: also Wenn ich auf die Kapazitäten gehe dann sollte der Hochkapazitätspack Mal mindestens die doppelte Kapazität pro Volumen haben wie der niedrig Kapazitäz pack damit ich da überhaupt was gewinnen kann.

00:13:49: Und so ähnlich ist das auch bei den Kosten.

00:13:50: Wenn ich einen Punkt zum Beispiel habe, dass ich ein Niedrigenergie-Pack habe der meinet wegen hundert Kilowattstunden große Batterie ermöglicht und ich kombiniere ihn jetzt mit einem Hochkapazitätspack, der theoretisch als vollständiger Pack zweihundert Kilovattstunde ermögligt Der kostet aber fünfmal so viel Dann kann ich natürlich solche Abstufungen machen.

00:14:14: Da könnte ich jetzt ein Pack machen Zum Einstiegspreis mit den hundert Kilowatt Stunden.

00:14:19: dann könnte ich ein.

00:14:21: Hundertvierzig Kilowatts Stunden oder hundfünfzig Kilowatz Stunden pack machen indem ich irgendwie liebt in den kleineren und größeren miteinander kombinieren, liegt an preislich irgendwo dazwischen?

00:14:31: Und am Ende habe ich vielleicht auch noch den reinen hohen Energie Pack für einen sehr hohen Preis.

00:14:35: es gibt immer Kunden die im Zweifelsfalle auch einen erheblichen Premiumpreis bezahlen würden für eine deutliche Performance Steigerung bei Reichweite etc.

00:14:46: Und diese Möglichkeit hätte man dann möglicherweise in einem Maße, wie sie ein einziger Pack aus einer Zeltchemie nicht ermöglicht.

00:14:55: Entscheidender Hebel ist aus meiner Sicht wirklich der jeweilige Unterschied in dem Parameter wegen dem man kombiniert.

00:15:02: also sei das Temperaturfähigkeit Laderate Kapazität Preis vielleicht auch zwei drei vier von diesen Parametern aber die müssen deutlich unterschiedlich sein Und dann hat man einen Hebel mit so einem Hybrid Park möglicherweise was zu gewinnen.

00:15:16: Du hast ja jetzt schon ein paar mal bist du auf NIO zu sprechen gekommen, die haben vor ein paar Jahren schon mit CATL zusammengearbeitet und haben auch so eine Kombination aus LFP und NMC eingesetzt.

00:15:27: das existiert mittlerweile nicht mehr aber vielleicht haben dir ja so ein paar Erfahrungen irgendwie kundgetan.

00:15:34: Also

00:15:34: das ist zumindest.

00:15:35: meines Wissens ist dass der erste Pack gewesen der tatsächlich in der realen Welt angekommen ist mit so nem Hybrid System.

00:15:41: diesen pack haben sie bis vor zwei oder drei jahren gebaut, also der kam schon raus ich glaube zweitausend.

00:15:47: Haben den aber mittlerweile ersetzt durch einen vollständigen lfp-pack und da wird sicherlich hinzugekommen sein im alle dieser aspekte.

00:15:55: erstens LFP erzielt eine höhere energiedichte das heißt die haben sie seventy Kilowattstunden mit LFP geschafft, zweitens das LFP erzählt höhere laderaten brauchen also dass nmc nicht mehr um da aus zu helfen.

00:16:07: drittens ist mittlerweile deutlich flexibler, was die Temperaturanforderungen angeht.

00:16:14: Auch da brauchen sie das NMC nicht mehr.

00:16:15: und schließlich die Elektroniken sind so gut geworden dass man auch bei einem LFP-Pack präzise den State of Chart bestimmen kann.

00:16:22: Da war das Hybridkonzept der Enabler um überhaupt diese Zellgröße in den Markt zu bringen, ist dann aber quasi von der Entwicklung eingeholt worden und mittlerweile durch einen reinen LFP Pack ersetzt worden.

00:16:32: Und wenn man da so nachliest scheint es auch deutlich günstiger jetzt zu sein Und nicht nur, weil sie eben aufs NMC verzichten sondern auch, weil die Komplexität des Packs einfach weniger ist.

00:16:43: Dann schauen wir uns doch mal die ganz aktuellen Entwicklung von CATL an.

00:16:46: Das sind ja eine Reihe von Entwicklungen hier, wollen wir mal über die drei sprechen und zwar die Dual Power Batterie so wie CATL sie angekündigt hat.

00:16:53: Die soll in drei verschiedenen Kombinationen erhältlich sein.

00:16:56: Die Natrium LFP Dual Power Battery verbindet diese Nextra, diese Natriumion-Batterie mit einer LFP-Baterie, die eine selbstbildende Anode hat.

00:17:07: dann haben wir noch eine LFP LFP Variante.

00:17:09: da haben wir einmal Batterie und auch wieder dieser LFP-Batterie mit selbstbildender Anode.

00:17:17: Und dann haben wir zum Schluss noch ein NMC LFP Pack.

00:17:21: Welche Kombination denkst du ist denn da am sinnvollsten?

00:17:25: Was überzeugt dich am meisten?

00:17:26: Also, am meisten überzeugt mich der reine LFP pack mit dem eins Komma drei Megawatt Ladelleistung.

00:17:32: aber wenn wir jetzt mal nur auf die hybriden packs gucken was erst einmal vorgestellt haben is eine elektronik für battery pack Die angeblich bis zu Ich bin mir gar nicht sicher, ob Sie das gesagt haben.

00:17:44: Aber mindestens gezeigt haben sie bis zu fünf verschiedene Zonen an Zellen kombinieren kann also die sehr flexibel ist.

00:17:51: Das deutet für mich auch darauf hin dass da nicht irgendwie multiple BMS arbeiten sondern dass es ein BMS gibt was mit allen Zellchemien klarkommt.

00:17:59: und die Use Cases diese dann vorstellen sind nach meiner Wahrnehmung vor allem Beispiele in denen sie zeigen in welche Richtung man optimieren kann.

00:18:10: Zum Beispiel, sie nehmen ihre superschnell ladende LFP Batterie mit zwölf C und kombinieren Sie mit der LFP-Batterie mit der Self-Forming Anode.

00:18:20: Die dann eine entsprechend hohe Kapazität hat.

00:18:22: nicht die höchste Kapazität weil es ist immer noch LFP aber eine hohe kapazität.

00:18:26: damit können sie die Kapazitet von LFP deutlich nach oben schieben Opfern dabei ein bisschen Laderate wahrscheinlich auch ein bisschen Temperaturfähigkeit Aber das Gesamtsystem ist immer noch ein LFP-basiertes System.

00:18:41: Das heißt, da ist ja immer noch keine teure Zeltchemie darin.

00:18:43: Das ist also ein Pack der ganz klar zeigt dass man mit diesem hybriden Konzept eine sehr billige Zelt Chemie zu deutlich höheren Kapazitäten pushen kann indem man eben diese diese Kombination ausnutzt.

00:18:56: Wenn Sie das Ganze mit NCM machen dann zeigen sie eher Dass man das auch in einer teuren Zelt chemie machen kann Auch mit einer Self Forming Endnote Zu noch höheren kapazitäten kommt aber entsprechend dann auch zu teureren Batterien.

00:19:10: Und sie haben eigentlich immer ihre super schnell ladende LFP-Batterie als Schnellladepuffer quasi in der Hinterhand und da haben sie ja relativ viel Potenzial zu spielen, die kann eine Foto füge, wenn man sich typische Ladeinfrastruktur anschaut.

00:19:27: Dann würde auch eine Batterie, die nur ein Drittel der Größe hat, immer noch ne Viernahtkw Säule auslasten können.

00:19:33: oder man nimmt eben Natrium für die Tieftemperatur, Ladefähigkeit und Startfähigkeit.

00:19:39: Es ist ja immer ein Komprimiss dabei!

00:19:41: Also jede Hybrid-Batterie einer schnell ladenden Hybridzelle, die ich mit einer Hochenergiezelle kombiniere hat zwar eine höhere Kapazität, lädt aber wieder langsamer.

00:19:52: Möchte ich diesen Kompromiss haben?

00:19:54: Das Spannende ist bei CATL dass sie im Prinzip gesagt haben wir haben einen BMS oder eine Lade-Elektronik dafür, eine Ansteuer-Electronik, eine Leistungselektronic die innerhalb eines Packs alle unsere Zeltchemien miteinander kombinieren kann.

00:20:11: Das heißt, was auch immer ihr bei uns kaufen könnt an Zelt Chemie, könnte ihr auch kombiniert in einem Pack haben wenn euch die speziellen Eigenschaften von mehr als einer Zelt chemie wichtig sind in eurer Anwendung.

00:20:25: Da ist mir ehrlich gesagt momentan nicht sicher ob das wirklich ein relevanter Use Case am Ende ist für sehr viele Fahrzeuge oder ob das eher für Spezialanwendungen interessant ist.

00:20:37: Machen wir es konkret, Sie haben ja noch angekündigt.

00:20:39: Das soll auch für LKW-Busse, Flugzeuge und Schiffe industrielle Anwendung genutzt werden.

00:20:46: Wo siehst du denn wirklich dieses Potenzial?

00:20:49: bei welchen Anwendungen?

00:20:50: Bei den schweren Geräten hat man heute schon das Problem wenn man ein Batteriepack hätte der bei Tieftemperatur nicht gut funktioniert dann braucht man relativ lange um so einen großen Pack auf Temperatur zu bringen.

00:21:01: Und da hat es sicherlich seinen Scham, wenn man da mindestens eine moderatgroße Natriumion Batterie mit kombinieren kann.

00:21:11: So dass man einfach ein kaltes Fahrzeug einsteigen kann und loslegen.

00:21:14: Und das funktioniert und im Zweifelsfall auch man fährt an der Ladesäule ran schließt das an.

00:21:18: am Anfang lädt man vielleicht erst mal nur die Natriumionen zählt aber man lädt sofort los.

00:21:22: den Punkt sehe ich relativ unmittelbar weil man dann eben nicht logistisch dafür sorgen muss, dass man seine Zellen immer temperiert hat wie das heute oft gemacht wird.

00:21:32: Also in kalten Regionen wenn ich damit batterieelektrischen Fahrzeugen fahre dann brauchen die eigentlich einen Stromanschluss an der Stelle wo sie parken damit ich die irgendwie auf Temperatur halten kann.

00:21:41: für extreme Reichweiten könnte ich mir das auch vorstellen.

00:21:44: also ich bin ja auch fleißiger Zuschauer beim Elektrotrucker und Wenn man dem so zuschaut dann sieht man das eigentlich eher mit seiner Batteriegröße fast immerhin kommt, aber dann gibt es eben die Sonderfälle.

00:21:59: Dann gibt das halt immer mal so alle zwei bis vier Wochen und dann doch irgendwie den einen Transport.

00:22:06: da wäre's vielleicht praktisch wenn man mehr Kapazität hätte oder vielleicht den Einsatz wo der Lkw doch mal mit Zweifahrern fährt und irgendwie weiterkommen muss.

00:22:15: Da könnte ich mir solche Lösungen vorstellen.

00:22:18: beim Preis wird man wahrscheinlich eher nicht ...in Richtung Hochpreis gehen, weil in der quasi professional heavy vehicle... ...in diesem Bereich da wird wahrscheinlich immer der Preis gewinnen.

00:22:29: Wenn das dann nicht extrem große Unterschiede ist, da sehe ich es eigentlich eher weniger.

00:22:34: Also da wird's eher so um diese Temperaturanforderung oder mehr Reichweite wenn auch nicht bis in die Extremeszenarien gehen.

00:22:42: Jetzt haben wir die ganze Zeit über LFP und diese selbstbildende Anode gesprochen.

00:22:46: Erklär das bitte noch mal.

00:22:47: was ist denn eine selbst bildende An ode?

00:22:49: Das ist eigentlich ein unglaublich spannendes Konzept und das fast so ein bisschen untergegangen in dieser letzten CATL-Präsentation, denn eine selbstbildende Anode wird teilweise auch als anodenfreie Zelle bezeichnet.

00:23:06: Das ist eigentlich ein Zellkonzept was man insbesondere bei Feststoffbatterien versucht umzusetzen Indem man nämlich eigentlich in einem endladenden Zustand keine Anode mehr hat, im entladenen Zustand sollte sich das komplette Lithium oder Natrium in der Kathode befinden und auf der anderen Seite hat man quasi nur ein Strom ableiter direkt im Kontakt mit dem Elektrolyten.

00:23:29: Und erst beim Ladevorgang fängt man an diese entsprechende Anode zu bilden und die besteht dann wirklich nur aus Lithiummetall oder Natriometall.

00:23:38: Damit muss ich kein Kohlenstoff mit rumschleppen, Silicium etc.

00:23:41: Und ich spare mir eben das komplette Gewicht und Volumen dieses eigentlichen sonst anoden Materials in dass sich Lithium und Natrium einbauen.

00:23:52: Ich gewinne auch noch ein bisschen Spannung also dadurch, dass ich zum Element direkt gehe.

00:23:56: dann ist die Gesamtzeltspannung noch ein bißchen höher als bei einer Kohlenstoff oder einer Siliciam Anode gibt es eigentlich da noch keine so richtigen Anwendungen mit flüssigen Zellen, das ist quasi immer nur eine Feststoff oder zumindest eine quasi feste Polymeer-Batterie.

00:24:19: Man weiß dann nicht genau was CTL da einsetzt.

00:24:22: in der Präsentation klingt es so als sein dass Flüssigezellen die mit einer Self-Forming Anode arbeiten und dann quasi Lithium oder Natrium Metall abscheiden.

00:24:30: an diesem Lithium-Metall Annotenkonzepte mit flüssigen Elektrolyten sind sehr viele Firmen in der Vergangenheit gescheitert.

00:24:40: Und es ist sehr spannend, dass Seattle so was jetzt vorstellt.

00:24:44: Mir ist momentan noch unklar, was da genau für eine Elektrolütchen wieder hintersteckt.

00:24:49: Möglicherweise ist auch das der Grund für Hybrid, dass Sie wissen sie haben diese extrem energiedichten Zellen Mit Natriummetall an Noten im geladenen Zustand möchten die aber quasi schonen und nur für gewisse Einsätze vorbereiten.

00:25:05: Und so die Lebensdauer vergrößern, indem sie sich eben mit was anderem kombinieren.

00:25:08: denn?

00:25:09: Was quasi immer ein großes Problem ist das Metall im Kontakt mit dem Elektrolyten.

00:25:14: dann läuft eine Reaktion.

00:25:17: Im Prinzip könnte man diese Zellen in komplett entladenen Zustand lagern Dann haben die kein Lithium oder Natriumetall.

00:25:23: Dann sollten die eigentlich auch überhaupt nicht altern.

00:25:26: In der Theorie Ich habe so ne Zelle noch nie den Händen gehabt.

00:25:29: ich wäre unglaublich daran interessiert, so eine Zelle mal in die Finger zu bekommen.

00:25:33: Weil das eröffnet sehr spannende Möglichkeiten.

00:25:36: Ja, sobald es da Neuigkeiten gibt werden wir das natürlich hier in diesem Podcast dann auch mit dir wieder berichten!

00:25:40: Die werben ja mit der Ladeleistung auch in diesem Fall... Vielleicht kannst du uns da mal so ne Rechnung aufmachen.

00:25:46: wenn wir jetzt mal einen LFP-NMC Pack haben vielleicht fünfzig-fünfzig Verteilungen wie würde das aussehen?

00:25:53: Wie würde sich das Niederschlagen?

00:25:55: Es ist gar nicht so trivial, aber wir können es erst mal einfach machen mit C-Raten rechnen.

00:25:59: C- Raten ist ja das was CRTL normalerweise auch angebt und eine Zerate im... ...CRTL sprech bedeutet die maximale Piekladeleistung zu irgendeinem Zeitpunkt bezogen auf die Zählkapazität.

00:26:13: Wenn Sie also eine zährate von zwölf C angeben bei einem hundert Kilowattstunden Park dann sind das eins Komma zwei Megawatt irgendwann.

00:26:23: sie sagen nicht Wie lange der das hält und wie der ganze Rest des Verlaufs ist.

00:26:27: Für den LFP-Pack mit der höchsten Ladefähigkeit geben sie diese zwölf C an, der hat dann sogar so in Richtung eins Komma drei Megawatt geladen.

00:26:37: und für ihren Hochenergie Pack geben Sie an dass er mit vier C laden kann.

00:26:45: dieser hoch Energie Pack scheint ungefähr die doppelte Energiedichte zu haben.

00:26:50: Und jetzt fange ich an und kombiniere demiteinander.

00:26:52: Jetzt kann nicht zum Beispiel für jede Zählchenmenu das halbe Volumen nehmen.

00:26:57: Dann habe ich fünfzig Kilowattstunden von meinem schnell ladenden Material und hundert Kilowattsstunden vom hohenergie Material.

00:27:07: Der ganze Pack hat jetzt genau die Mitte, Hundertfünfzig Kilo Watt Stunden.

00:27:10: Und bei der Laderate liefert mir mein Schnellladender Pack sechshundertkw und der Hochenergie-Pack liefert mich vierhundert kW, da hab' ich in Summe immer noch einen Megawatt!

00:27:21: Was CATL an der Stelle nicht sagt, ist wie die Ladekurven ausschauen.

00:27:25: Also würde mich gerade bei dieser Self-Forming Anode Zelle extrem interessieren.

00:27:32: Denn diese Shenzhen Batterie, die so extrem schnell lädt, hat einen wahnsinnig hohen Ladepiek um die zehn bis zwanzig Prozent herum.

00:27:40: Die hat dann noch irgendwie achthundert KW und sechshundert kW.

00:27:42: Und die Ladekurve insgesamt hat schon ziemlich ein Pieck am Anfang und geht dann runter und wird weniger.

00:27:48: Bei einer Self-Forming Anode habe ich normalerweise dieses Problem, was mich bei einer klassischen Anode limitiert.

00:27:56: Nämlich Lithium Metall Abscheidung nicht.

00:27:59: Denn das ist ja das Prinzip meiner Anode!

00:28:02: Ich schade ja immer Lithium-Metall ab.

00:28:04: Es gibt also eigentlich bei so einer Selbstform an Anode keinen Grund warum ich bei zwanzig Prozent auf einmal diesen krassen Schritt nach unten machen müsste Wenn die an oder limitiert.

00:28:13: es könnte also sein dass diese zelle bei vier c lädt und dann stabiler lädt.

00:28:17: Und dann ist die kombination wieder ein anderes spiel.

00:28:19: jetzt kann ich natürlich anfangen und kann die grenze verschieben und kann fünfundzwanzig fünfundsiebzig machen, dann bin ich halt bei Hundert von der siebzig oder hundert achtzig kilowatt stunden pack und habe im peak noch neunhundert kw.

00:28:33: Oder ich gehe in die andere richtung.

00:28:34: da bin ich noch bei etwas über eine megawatt.

00:28:37: aber man sieht schon dieses.

00:28:40: Dieses Schnellladeargument von dem Schnellladepack ist gar nicht so ein hartes Argument, weil der langsam Ladepack mit der hohen Energie eigentlich fast genauso schnell lädt.

00:28:51: Es scheint mir dann eher darauf abzuheben dass der... ...der Schnell-Ladepack auch wenn man ihn nur quasi alleine in halber Größe benutzt immer noch passabel schnell läht, weil die Hälfte von eins, zwei Megawatt sind immer noch sechseinhalb KW.

00:29:03: das ist extrem viel und damit im Alltag ausreicht und ich den anderen gar nicht benutzen muss.

00:29:08: Das ist eher so der Punkt, dass ich den einfach liegen lassen kann und brauche ihn nicht.

00:29:13: Dann springen wir mal zu dem US-Startup ONE!

00:29:15: Die verbinden nämlich eine LFP-Zelle mit einer hochenergetischen Lithiummanganzelle.

00:29:21: Welche Anwendungsfälle wollen die damit abdecken?

00:29:25: Was sind da die Vorteile von dieser Kombination im Pack?

00:29:29: Das ist ein extrem ähnliches Konzept wie bei CATL schneller in der LFP-Pack mit dem anrundfreien LFP Pack, dass man eben eine Batterie Chemie hat.

00:29:42: In diesem Fall ist das Lithiummangan basiert was es dann noch heißt, was eine extrem hohe Energietichte hat aber wahrscheinlich nicht so gute Lebensdauer kombiniert mit einem Lithium Eisenfosphatpack, der eine sehr, sehr hohe Lebensdauern hat und für den Alltag ausreicht.

00:30:00: Und auch da ist die Idee, dass man im Alltag mit dem LFP-Pack quasi ausschließlich fährt und die extrem hohe Lebensdauer ausnutzt.

00:30:08: Denn so ein typischer LFP Pack hat Lebensdauern, die weit jenseits von PKW-Lebensdaueren liegen.

00:30:14: Wenn ich den jetzt also kleiner designen, sodass der häufiger geladen werden muss dann liegt die Lebensdaurer immer noch jenseit von der PKW Lebensdourer.

00:30:21: Der zweite Pack ist ein Rainer Range Extender Pack damit ich eben reichweiten von Sie haben das demonstriert tatsächlich an die tausend Kilometer erreichen kann.

00:30:29: Die haben das in verschiedenen Prototypfahrzeugen schon eingebaut, die hatten das in einem Tesla drin und im BMW iX glaube ich.

00:30:37: also haben quasi bereits verfügbare Elektrofahrzeuge genommen, haben sie umgebaut ihren eigenen Pack reingebaut und jetzt zeigt dass sie damit diese extrem hohen Reichweiten erzielen können.

00:30:46: mit diesem Hybrid Ansatz Umgehen Sie aus meiner Sicht in erster Linie das Problem, dass Ihre Packs eigentlich nicht genug Lebensdauer haben um tatsächlich schon im Auto zu funktionieren.

00:30:58: Ja jetzt geben sie auch an, dass diese spezielle Chemie dieser Hybrid-Pack nochmal den Lithiumverbrauch um zwanzig Prozent, den Grafitverbraucht um sogar sechzig Prozent und den Einsatz von Nickel und Kobal auch noch mal verringern soll.

00:31:13: Ist das realistisch?

00:31:15: Also passt es irgendwie zusammen und vielleicht kannst du auch noch mal was zum Mangan sagen.

00:31:18: Da haben wir in diesem Podcast leider bisher viel zu wenig drüber gesprochen, ist das auch eher kritisch zu sehen so wie Kobalt oder sieht das da ganz anders aus?

00:31:26: Das Mangan ist eines dieser Elemente dass eigentlich nicht sonderlich kritisch ist, es sei denn man fängt an in großen Mengen abzubauen dann wird es schon kritisch und gar nicht mehr unbedingt von der Verfügbarkeit sondern durchaus auch vom Ort der Verfügbarkeit.

00:31:41: Also es gibt sehr große Mangarenvorkommen, solchen Mangarnknollen auf dem Meeresgrund und da streiten sich die Geister ob das etwas ist wo man unbedingt mal ran sollte und dass in großer Menge abbauen sollte oder ob das eigentlich ein komplettes Disaster ist wenn man damit auch nur anfängt.

00:31:57: also deswegen Es ist so einen Auch für mich schwierig zu bewerten des Element weil es wirklich sowas sein könnte das bis zum Gewissengrad komplett unkritisch ist dann verschiedene kritikalitätsprobleme offenbart und man dann quasi entweder wird es teuer oder es wird umweltschädlich.

00:32:19: Und das ist mir selbst ehrlich gesagt so ein bisschen unklar, aber ganz klar diese kategorie element momentan unkritisch wenn man moderat den verbrauch steigert auch noch wenn der bedarf höher wird hat man da ein potenzielles problem auf diesen Kritikalitätskarten dann typischerweise so orange eingefärbt, nicht grün.

00:32:41: So Lithium-Manganzellen sind eigentlich auch schon lange bekannt.

00:32:43: die sind eigentlich als relativ stabil bekannt haben aber ein etwas stärkeres Kapazitätsfading.

00:32:51: Die hohe Kapazität scheint hier aber möglicherweise auch wieder aus einem Anode Free Konzept zu kommen also oder aus dem Self Forming Anode Konzept.

00:33:00: Wenn man das bei One Least, da kommt dann auch die Einsparung des Grafits her.

00:33:03: Also sechzig Prozent Grafit einsparen ist weil man halt keinen Grafit mehr einsetzt.

00:33:08: Die Lithium Ersparnis?

00:33:10: Das ist dann auf die Kilowattstunde gerechnet.

00:33:11: also der gesamte Pack hat natürlich schon mehr.

00:33:14: Die Frage bei den zwanzig Prozent Einsparungen oder es mir nicht hundertprozentig klar gegen was sie vergleichen.

00:33:19: aber ja Es ist ein realistischer Ansatz und wenn man diese Zellen eben in einen Bereich einer Batterie packt, die nicht so viele Zügel überleben muss hat man damit die Hauptschwäche des Lithium Manganoxids umgangen.

00:33:34: Und dann ist das vielleicht eine Möglichkeit, weil es dann je nachdem wie man die Kritikalität einschätzt, vielleicht auch ein günstiges Zellkonzept sein kann.

00:33:45: Ja Joachim, herzlichen Dank mal wieder für deine sehr kompetenten Einschätzung.

00:33:50: Liebes Publikum!

00:33:51: Schreiben Sie uns erst einmal in die Kommentare was halten sie von diesen Hybrid-Batterien?

00:33:55: Von diesen Packs?

00:33:55: Diesen Kombination?

00:33:57: Das würde uns sehr interessieren und vor allem auch welche Kombination achten SIDA als besonders zielführend und sinnvoll.

00:34:03: Ansonsten sehen und hören wir uns wieder am nächsten Sonntag.

00:34:05: Machen sich's gut bis dahin.

00:34:06: Tschüss!

00:34:09: Wie immer freue ich mich, dass du

00:34:11: zugehört hast.

00:34:12: Wenn du uns noch weiter unterstützen willst dann

00:34:14: bewerte den geladen Podcast doch gerne in deiner Podcast App

00:34:18: das ist immer ganz wertvoll für uns.

00:34:20: ins Spotify und Apple.

00:34:21: da gibt es dazu

00:34:22: diese

00:34:22: fünf Sterne

00:34:23: Funktion ein bisschen versteckt

00:34:25: aber

00:34:25: die findest Du bestimmt.

00:34:26: Da kannst Du auch gerne reinschreiben was wir vielleicht

00:34:29: in Zukunft noch besser machen können.

00:34:31: Abonniert gerne diesen Kanal und empfieh'l uns auch bei deinen Freunden und Bekannten

00:34:35: weiter.

00:34:36: Bedanken

00:34:37: wollen Daniel und ich uns wie immer, bei allen Gesprächsgästen

00:34:40: speziell bei unseren Partnerinstituten

00:34:42: die das hier überhaupt möglich machen!

00:34:44: Und natürlich bei all denen, die uns auch hinter den Kulissen sonst noch helfen.

00:35:05: dem Center for Electrochemical Energy Storage Ulm und Karlsruhe, eine Forschungsplattform des Karls-Rohre Instituts für Technologie und der Universität Ulm.

00:35:15: Außerdem unterstützen diesen Podcast das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg.