Das Problem der „Alterung“ gibt es eigentlich überall. Jetzt ist auch die Batteriebranche an der Reihe.
„Die Garantie für eine große Anzahl von Batterien für Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnik läuft in den nächsten acht Jahren ab, und das Problem der Batterielebensdauer muss dringend gelöst werden.“ Li Bin, Vorstandsvorsitzender und CEO von NIO, hat kürzlich mehrfach gewarnt, dass die Lösung nachfolgender Probleme enorme Kosten verursachen wird, wenn dieses Problem nicht richtig angegangen wird.
Für den Markt für Antriebsbatterien ist dieses Jahr ein besonderes Jahr. 2016 führte mein Land eine Garantie von acht Jahren bzw. 120.000 Kilometern für Batterien von Elektrofahrzeugen ein. Heutzutage nähern sich die Batterien von Elektrofahrzeugen, die im ersten Jahr der Garantie gekauft wurden, dem Ende der Garantiezeit oder erreichen dieses bereits. Daten zeigen, dass in den nächsten acht Jahren insgesamt mehr als 19 Millionen Elektrofahrzeuge schrittweise in den Batteriewechselzyklus eintreten werden.
Für Automobilhersteller, die ins Batteriegeschäft einsteigen möchten, ist dies ein Markt, den sie sich nicht entgehen lassen sollten.
1995 rollte das erste mit alternativen Antrieben betriebene Fahrzeug meines Landes vom Band – ein rein elektrisch betriebener Bus namens „Yuanwang“. In den vergangenen 20 Jahren hat sich die Branche der mit alternativen Antrieben betriebenen Fahrzeuge meines Landes nur langsam entwickelt.
Da die Geräuschentwicklung zu gering ist und es sich hauptsächlich um Fahrzeuge handelt, die mit alternativen Antrieben fahren, konnten die Nutzer bisher nicht von den einheitlichen nationalen Garantiestandards für das Herzstück von Elektrofahrzeugen – die Batterie – profitieren. Einige Provinzen, Städte oder Automobilhersteller haben ebenfalls Garantiestandards für Elektrobatterien formuliert, die meist eine Garantie von fünf Jahren oder 100.000 Kilometern vorsehen, deren Verbindlichkeit jedoch gering ist.
Erst 2015 überschritt der Jahresabsatz von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben in China die 300.000er-Marke und entwickelte sich zu einer nicht mehr zu ignorierenden Kraft. Darüber hinaus fördert der Staat die Entwicklung alternativer Energien durch Maßnahmen wie Subventionen für alternative Energien und Befreiungen von der Kaufsteuer. Auch Automobilhersteller und Gesellschaft arbeiten eng zusammen.
Im Jahr 2016 traten landesweit einheitliche Garantiestandards für Akkumulatoren in Kraft. Die Garantiezeit von acht Jahren bzw. 120.000 Kilometern ist deutlich länger als die drei Jahre bzw. 60.000 Kilometer für Motoren. Als Reaktion auf diese Richtlinie und mit Blick auf den wachsenden Absatz neuer Antriebstechnologien haben einige Automobilhersteller die Garantiezeit auf 240.000 Kilometer oder sogar eine lebenslange Garantie verlängert. Dies bedeutet, Verbrauchern, die ein Fahrzeug mit neuer Antriebstechnologie kaufen möchten, ein gewisses Sicherheitsgefühl zu geben.
Seitdem ist der Markt für alternative Energien in meinem Land in eine Phase doppelt so schnellen Wachstums eingetreten; im Jahr 2018 wurden erstmals mehr als eine Million Fahrzeuge verkauft. Im letzten Jahr lag die Gesamtzahl der Fahrzeuge mit alternativer Energie und achtjähriger Garantie bei 19,5 Millionen, was einer 60-fachen Steigerung gegenüber vor sieben Jahren entspricht.
Dementsprechend wird zwischen 2025 und 2032 auch die Zahl der Fahrzeuge mit alternativen Antrieben, deren Batteriegarantie abgelaufen ist, jährlich steigen, von ursprünglich 320.000 auf 7,33 Millionen. Li Bin wies darauf hin, dass Nutzer ab dem nächsten Jahr mit Problemen wie abgelaufenen Batterien, unterschiedlichen Lebensdauern von Fahrzeugbatterien und hohen Kosten für den Batterieaustausch konfrontiert sein werden.
Dieses Phänomen wird bei frühen Chargen von Elektrofahrzeugen deutlicher zutage treten. Damals waren Batterietechnologie, Herstellungsverfahren und Kundendienst noch nicht ausgereift genug, was zu einer mangelnden Produktstabilität führte. Um 2017 herum tauchten immer wieder Nachrichten über Brände von Elektrobatterien auf. Das Thema Batteriesicherheit ist in der Branche zu einem heißen Thema geworden und hat auch das Vertrauen der Verbraucher in den Kauf von Elektrofahrzeugen beeinträchtigt.
Derzeit geht man in der Branche allgemein davon aus, dass die Lebensdauer einer Batterie im Allgemeinen etwa drei bis fünf Jahre beträgt und die Lebensdauer eines Autos in der Regel fünf Jahre übersteigt. Die Batterie ist die teuerste Komponente eines Fahrzeugs mit alternativer Energie und macht in der Regel etwa 30 % der Gesamtkosten des Fahrzeugs aus.
NIO bietet eine Reihe von Kosteninformationen zum Austausch von Akkus für einige Fahrzeuge mit alternativem Antrieb. Beispielsweise beträgt die Batteriekapazität eines reinen Elektromodells mit dem Codenamen „A“ 96,1 kWh, und die Kosten für den Batterieaustausch betragen bis zu 233.000 Yuan. Für zwei Modelle mit erweiterter Reichweite und einer Batteriekapazität von etwa 40 kWh betragen die Kosten für den Batterieaustausch mehr als 80.000 Yuan. Selbst für Hybridmodelle mit einer elektrischen Kapazität von maximal 30 kWh liegen die Kosten für den Batterieaustausch bei knapp 60.000 Yuan.
„Einige Modelle befreundeter Hersteller haben eine Million Kilometer zurückgelegt, aber drei Batterien sind beschädigt“, sagte Li Bin. Die Kosten für den Austausch der drei Batterien übersteigen den Preis des Autos selbst.
Wenn die Kosten für einen Batteriewechsel auf 60.000 Yuan umgerechnet werden, entsteht mit den 19,5 Millionen Elektrofahrzeugen, deren Batteriegarantie in acht Jahren abläuft, ein neuer Billionen-Dollar-Markt. Von Upstream-Lithium-Bergbauunternehmen über Midstream-Batteriehersteller bis hin zu Midstream- und Downstream-Fahrzeugherstellern und After-Sales-Händlern – alle werden davon profitieren.
Wenn die Unternehmen ein größeres Stück vom Kuchen abbekommen wollen, müssen sie darum konkurrieren, wer eine neue Batterie entwickeln kann, die die „Herzen“ der Verbraucher besser erobert.
In den nächsten acht Jahren werden fast 20 Millionen Fahrzeugbatterien in den Austauschzyklus gelangen. Batterieunternehmen und Automobilhersteller wollen dieses „Geschäft“ gleichermaßen nutzen.
Ähnlich wie der diversifizierte Ansatz bei der Entwicklung neuer Energien haben viele Unternehmen auch erklärt, dass die Batterietechnologie mehrzeilige Layouts wie Lithium-Eisenphosphat, ternäres Lithium, Lithium-Eisen-Manganphosphat, halbfesten Zustand und rein festen Zustand verwendet. Derzeit sind Lithium-Eisenphosphat- und ternäre Lithiumbatterien die Hauptprodukte und machen fast 99 % der Gesamtproduktion aus.
Derzeit darf die Batteriedämpfung gemäß nationalem Industriestandard während der Garantiezeit 20 % nicht überschreiten und schreibt vor, dass die Kapazitätsdämpfung nach 1.000 vollständigen Lade- und Entladezyklen 80 % nicht überschreiten darf.
Im praktischen Einsatz ist es jedoch aufgrund der Auswirkungen von niedrigen und hohen Lade- und Entladetemperaturen schwierig, diese Anforderung zu erfüllen. Daten zeigen, dass die meisten Akkus während der Garantiezeit nur noch zu 70 % funktionsfähig sind. Sinkt der Akkuzustand unter 70 %, sinkt die Leistung erheblich, das Benutzererlebnis wird stark beeinträchtigt und es treten Sicherheitsprobleme auf.
Laut Weilai ist der Rückgang der Batterielebensdauer hauptsächlich auf die Nutzungsgewohnheiten und die Art der Fahrzeugaufbewahrung zurückzuführen, wobei die Fahrzeugaufbewahrung 85 % ausmacht. Einige Praktiker wiesen darauf hin, dass viele Nutzer neuer Energien heutzutage an Schnellladen gewöhnt sind, um Energie aufzuladen. Häufiges Schnellladen beschleunigt jedoch die Alterung der Batterie und verkürzt ihre Lebensdauer.
Li Bin glaubt, dass 2024 ein sehr wichtiger Zeitpunkt ist. „Es ist notwendig, einen besseren Plan für die Akkulaufzeit für Benutzer, die gesamte Branche und sogar die gesamte Gesellschaft zu formulieren.“
Die aktuelle Entwicklung der Batterietechnologie zeigt, dass das Design langlebiger Batterien marktgerechter ist. Die sogenannte langlebige Batterie, auch bekannt als „Nicht-Dämpfungsbatterie“, basiert auf bestehenden Flüssigbatterien (hauptsächlich ternären Lithiumbatterien und Lithiumcarbonatbatterien) mit nanoprozesstechnischen Verbesserungen der positiven und negativen Elektrodenmaterialien, um die Degradation der Batterie zu verzögern. Das heißt, dem positiven Elektrodenmaterial wird ein „Lithium-Nachfüllmittel“ zugesetzt, und das negative Elektrodenmaterial wird mit Silizium dotiert.
Der Fachbegriff lautet „Siliziumdotierung und Lithiumergänzung“. Einige Analysten sagten, dass beim Laden neuer Energie, insbesondere bei häufigem Schnellladen, eine „Lithiumabsorption“ auftritt, d. h. Lithium geht verloren. Eine Lithiumergänzung kann die Batterielebensdauer verlängern, während eine Siliziumdotierung die Schnellladezeit der Batterie verkürzen kann.
Tatsächlich arbeiten relevante Unternehmen intensiv an der Verbesserung der Batterielebensdauer. Am 14. März veröffentlichte NIO seine Strategie für langlebige Batterien. Auf der Konferenz stellte NIO vor, dass das von ihm entwickelte 150-kWh-Batteriesystem mit ultrahoher Energiedichte bei gleichem Volumen eine Energiedichte von über 50 % aufweist. Im vergangenen Jahr wurde der Weilai ET7 für Praxistests mit einer 150-Grad-Batterie ausgestattet, und die CLTC-Batterielaufzeit überschritt 1.000 Kilometer.
Darüber hinaus hat NIO ein 100-kWh-Batteriesystem mit weichgepackten CTP-Zellen und Wärmediffusion sowie ein 75-kWh-Hybridbatteriesystem mit ternärem Eisen-Lithium-Ionen-Akku entwickelt. Die entwickelte große zylindrische Batteriezelle mit einem maximalen Innenwiderstand von 1,6 Milliohm verfügt über eine 5C-Ladefähigkeit und kann mit einer 5-minütigen Ladung bis zu 255 km weit fahren.
NIO erklärte, dass die Batterielebensdauer aufgrund des großen Batteriewechselzyklus auch nach 12 Jahren noch zu 80 % erhalten bleiben könne, was über dem Branchendurchschnitt von 70 % nach 8 Jahren liege. NIO arbeitet nun mit CATL zusammen, um gemeinsam langlebige Batterien zu entwickeln. Ziel ist es, nach 15 Jahren einen Zustand von mindestens 85 % zu erreichen.
Zuvor hatte CATL im Jahr 2020 die Entwicklung einer „Zero-Attenuation-Batterie“ angekündigt, die innerhalb von 1.500 Zyklen eine Nulldämpfung erreichen kann. Laut mit der Angelegenheit vertrauten Personen wurde die Batterie bereits in CATLs Energiespeicherprojekten eingesetzt, im Bereich der Personenkraftwagen mit alternativer Antriebstechnik gibt es jedoch noch keine Neuigkeiten.
Während dieser Zeit bauten CATL und Zhiji Automobile gemeinsam Leistungsbatterien unter Verwendung der „Silizium-dotierten Lithium-ergänzten“ Technologie und gaben an, dass sie über 200.000 Kilometer hinweg eine Nulldämpfung und „niemals eine Selbstentzündung“ erreichen könnten und die maximale Energiedichte des Batteriekerns 300 Wh/kg erreichen könne.
Die Popularisierung und Förderung langlebiger Batterien hat eine gewisse Bedeutung für Automobilunternehmen, Nutzer neuer Energien und sogar für die gesamte Branche.
Erstens erhöht es für Automobilhersteller und Batteriehersteller die Verhandlungsposition im Kampf um den Batteriestandard. Wer als Erster langlebige Batterien entwickeln oder einsetzen kann, hat mehr Einfluss und kann als Erster mehr Märkte erobern. Besonders Unternehmen, die sich für den Markt für Batterieersatz interessieren, sind besonders eifrig.
Wie wir alle wissen, gibt es in meinem Land noch keinen einheitlichen modularen Batteriestandard. Die Batteriewechseltechnologie ist derzeit das Vorzeigefeld für die Standardisierung von Power-Batterien. Xin Guobin, Vizeminister des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie, kündigte im Juni letzten Jahres an, ein Standardsystem für die Batteriewechseltechnologie zu entwickeln und die Vereinheitlichung von Batteriegröße, Batteriewechselschnittstelle, Kommunikationsprotokollen und weiteren Standards voranzutreiben. Dies fördert nicht nur die Austauschbarkeit und Vielseitigkeit von Batterien, sondern trägt auch zur Senkung der Produktionskosten und zur Verbesserung der Produktionseffizienz bei.
Unternehmen, die im Batteriewechselmarkt Maßstäbe setzen wollen, verstärken ihre Bemühungen. NIO beispielsweise hat auf Basis der Nutzung und Planung von Batterie-Big Data die Lebensdauer und den Wert von Batterien im bestehenden System verlängert. Dies schafft Spielraum für Preisanpassungen bei BaaS-Batteriemietdiensten. Im neuen BaaS-Batteriemietdienst wurde der Mietpreis für Standardbatteriepacks von 980 Yuan auf 728 Yuan pro Monat gesenkt, der für langlebige Batteriepacks von 1.680 Yuan auf 1.128 Yuan pro Monat.
Manche Menschen sind der Ansicht, dass der Aufbau einer Kooperation beim Machtaustausch zwischen Gleichgestellten mit den politischen Vorgaben im Einklang stehe.
NIO ist führend im Bereich Batteriewechsel. Im vergangenen Jahr hat Weilai den nationalen Batteriewechselstandard „Wähle eine aus vier“ eingeführt. NIO hat weltweit über 2.300 Batteriewechselstationen errichtet und betreibt diese. Changan, Geely, JAC, Chery und weitere Automobilhersteller konnten sich seinem Batteriewechselnetzwerk anschließen. Berichten zufolge werden an NIOs Batteriewechselstationen durchschnittlich 70.000 Batterien pro Tag gewechselt, und bis März dieses Jahres wurden den Nutzern 40 Millionen Batterien zur Verfügung gestellt.
Die schnellstmögliche Einführung langlebiger Batterien könnte NIOs Position im Batteriewechselmarkt stärken und seine Position als Maßstab für Batteriewechsel stärken. Gleichzeitig wird die Beliebtheit langlebiger Batterien Marken dabei helfen, ihre Preise zu erhöhen. Ein Insider sagte: „Langlebige Batterien werden derzeit hauptsächlich in High-End-Produkten eingesetzt.“
Wenn langlebige Batterien in Massenproduktion hergestellt und in Autos eingebaut werden, müssen Verbraucher während der Garantiezeit in der Regel nicht für einen Batteriewechsel bezahlen. Dadurch wird die Lebensdauer von Auto und Batterie tatsächlich gleichbleibend gehalten. Dies kann auch als indirekte Reduzierung der Batteriewechselkosten angesehen werden.
Obwohl in der Garantieerklärung für Elektrofahrzeuge betont wird, dass die Batterie während der Garantiezeit kostenlos ausgetauscht werden kann, erklärte eine mit der Angelegenheit vertraute Person, dass der kostenlose Batterieaustausch an Bedingungen geknüpft sei. „In der Praxis wird ein kostenloser Austausch selten angeboten und aus verschiedenen Gründen abgelehnt.“ Beispielsweise führt eine bestimmte Marke einen Nicht-Garantieumfang auf, darunter „Fahrzeugnutzung“. Während des Vorgangs liegt die Entladung der Batterie 80 % über der Nennkapazität der Batterie.
Aus dieser Sicht sind langlebige Batterien heute ein vielversprechendes Geschäftsmodell. Doch wann sie sich in großem Maßstab durchsetzen werden, ist noch ungewiss. Zwar ist die Theorie der siliziumdotierten Lithium-Nachladetechnologie allgemein bekannt, doch vor der kommerziellen Anwendung bedarf es noch der Prozessverifizierung und der On-Board-Tests. „Der Entwicklungszyklus einer Batterietechnologie der ersten Generation wird mindestens zwei Jahre dauern“, so ein Branchenkenner.
Veröffentlichungszeit: 13. April 2024