Batterie der 6. Generation von BMW, neue Plattform zur Speerspitze des EV-Vorstoßes

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40 Prozent der Gesamtkosten eines BMW i4 entfallen auf seine Batterie. Das ist eine erstaunliche Zahl, die erklärt, warum Elektrofahrzeuge im Allgemeinen so viel teurer sind als Hybride oder Plug-in-Hybride. Als Teil seiner Bemühungen, die Batteriekosten zu senken, wird der deutsche Autohersteller im Jahr 2025 seine Batterietechnologie der sechsten Generation einführen – laut BMW bedeutet dies eine 50-prozentige Reduzierung der Kosten auf Zellebene im Vergleich zu der Batterie der fünften Generation.

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Die neuen bodenbelüfteten Rundzellen haben dank der Verwendung einer neuen 800-Volt-Architektur eine um 30 Prozent kürzere Ladezeit beim Entsaften der Batterie von 10 auf 80 Prozent. Besser noch, die Energiedichte steigt um 20 Prozent und die Reichweite ist um 30 Prozent besser als bei der bisherigen Batterie. Die kombinierten Effekte stellen eine Win-Win-Win-Situation dar.

Die Batterie der sechsten Generation ist in zwei Größen erhältlich. Beide haben einen Durchmesser von 46 Millimetern, unterscheiden sich aber in der Höhe. Die 120 mm hohen Zellen sind für den Einsatz in SUVs vorgesehen; die 95-mm-Zellen funktionieren für Limousinen. Eine der größten Änderungen ist, wie die einzelnen Zellen in das Gehäuse geladen werden, das das Paket bildet. In der Vergangenheit wurden die großen länglichen prismatischen Zellen in Module geladen, und dann wurden die Module in das Paket geladen.

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Bei dem neuen Aufbau werden die einzelnen Rundzellen direkt in das Pack montiert, was eine 30-prozentige Verbesserung der Verpackungseffizienz bringt. Das große Plus ist jedoch, dass durch den Wegfall des Moduls Material, Gewicht und Kosten des bisherigen Systems eingespart werden. Abgesehen von der Erschwinglichkeit hilft dies auch zu erklären, warum die neue Batterie auf dem Weg vom Rohmaterial zum fertigen Produkt 60 Prozent weniger CO2 produziert.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die einzelnen Zellen einen besseren „Ausbreitungsstopp“ bieten als die alten Einheiten. Wenn eine der Zellen abtrünnig wird und in eine Situation des „thermischen Durchgehens“ gerät, in der die Wärmeentwicklung ein kritisches Niveau erreicht, ist es im Wesentlichen weniger wahrscheinlich, dass sie die umgebenden Zellen beeinträchtigt.

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Diese neue Batterietechnologie wird mit der Neue-Klasse-Plattform debütieren. Derzeit fahren die meisten elektrifizierten Fahrzeuge von BMW auf einer Plattform, die Gas-Diesel-Antriebe, Hybride und vollwertige Elektrofahrzeuge unterstützen kann. Die Neue Klasse, die 2025 eingeführt wird, ist eine dedizierte EV-Plattform. Eine erfolgreiche Einführung der neuen Batterie, Plattform und verbesserten Elektronik sowie der Elektromotoren der fünften Generation ist der Schlüssel, wenn BMW seine Ziele erreichen will.

Bereits 2023 wird BMW in den meisten seiner Fahrzeugsegmente mindestens ein vollelektrisches Modell anbieten, bis 2025 sollen mehr als zwei Millionen vollelektrische Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sein. Bis 2030 will das Unternehmen die Hälfte davon haben weltweiter Vertrieb vollelektrisch. In Nordamerika wird dieses ehrgeizige Programm durch eine Investition von 1 Milliarde US-Dollar in das Montagewerk von BMW in South Carolina unterstützt. Künftig werden am Standort Spartanburg bis 2030 mindestens sechs vollelektrische Fahrzeuge gebaut.

Mit Blick auf die Zukunft wird BMW im Jahr 2030 mit der Einführung seiner Festkörperbatterie beginnen. Das Unternehmen sagt, dass dieser Schritt die Energiedichte um weitere 20 Prozent erhöhen wird. Es ist geplant, vor 2025 ein Demonstrationsfahrzeug mit der All-Solid-State-Technologie auf den Markt zu bringen.

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Im Gegensatz zu seinem Stuttgarter Nachbarn Mercedes-Benz sagt BMW, dass die Wasserstoff-Brennstoffzelle immer noch ein wesentlicher Bestandteil seiner zukünftigen Antriebsstrang-Palette ist – das Unternehmen kündigte an, dass ein elektrischer Antriebsstrang auf Basis seiner Brennstoffzelle in der Neue-Klasse-Plattform machbar ist. Derzeit geht eine kleine Anzahl von iX5 Hydrogen-Fahrzeugen in Produktion und wird ab 2023 zu Demonstrations- und Testzwecken eingesetzt. BMW hat nicht gesagt, wie viele iX5 Hydrogen gebaut werden, sondern den Bereich der Brennstoffzellen-Montage befahren Zelle Nummer 67 war verpackt und bereit für die Montage, also klingen etwa 100 Einheiten nach einer guten Zahl.

Während der iX5 Hydrogen seine inneren Zellen mit dem Toyota Mirai teilt, stammt die gesamte Zusatzhardware von BMW. In diesem Fall arbeitet die Brennstoffzelle mit einer 2,5-Kilowattstunden-Batterie, die als Puffer fungiert, wenn die Brennstoffzelle auf Touren kommt, und sie hilft, die Beschleunigung zu verbessern.

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Seinen Wasserstoff bezieht es aus zwei Tanks, die in T-Form montiert sind. Sie sitzen im Mitteltunnel und unter der Rücksitzbank und transportieren sechs Kilogramm Wasserstoff mit einem Druck von 700 bar. Auf die Frage nach den Risiken im Zusammenhang mit Wasserstoff im Falle einer größeren Krise sagt BMW, dass es sicher ist. Zum einen verfügen die Kohlefaserverbundtanks jeweils über Absperrventile, die den Wasserstoff automatisch absperren. Noch wichtiger ist, dass sich von den an Bord gespeicherten sechs Kilogramm Wasserstoff nur neun Gramm außerhalb der Tanks befinden – in der Leitung, die zum Brennstoffzellen-Stack und dem Stack selbst führt. Auf die Frage, was passiert, wenn sich neun Gramm Wasserstoff entzünden, beschrieb der Ingenieur, der die Werksbesichtigung leitete, dies als kaum mehr als einen Strahl.

In Zukunft wird das gesamte Wasserstoffspeichersystem komplett überarbeitet. Geplant ist, ein Tanksystem zu konzipieren, das die gleiche Größe wie das Batteriepaket der sechsten Generation haben wird. Da die Batterie- und Tankbaugruppen die gleiche Größe haben, können zukünftige Brennstoffzellenfahrzeuge auf derselben Montagelinie wie ihre batterieelektrischen Pendants gebaut werden, was zu weiteren Kostensenkungen beiträgt.