Nachhaltige Hochenergie-Batteriezelle ohne Fluor, Nickel und Cobalt: Was die Fraunhofer-Entwicklung für Autoindustrie, Heimspeicher und KI-gestützte Produktion bedeutet.
Nachhaltige Batteriezelle mit höherer Energiedichte – Chance für Deutschlands Produktion
2025 fließen in Europa erstmals mehr als 100 Milliarden Euro pro Jahr in Batterie- und Speicherprojekte. Parallel dazu steigen die Anforderungen an Nachhaltigkeit, CO₂-Fußabdruck und Kreislauffähigkeit – gerade in der deutschen Automobilindustrie. Wer Batterien nur nach dem günstigsten Einkaufspreis auswählt, wird mittelfristig Probleme bekommen: beim Reporting, bei Lieferkettenvorgaben und vor allem bei der Akzeptanz der eigenen Produkte.
Genau an dieser Stelle setzt die neue nachhaltige Hochenergie-Rundzelle des Fraunhofer IPA an. Sie kombiniert höhere Energiedichte mit fluor-, nickel- und cobaltfreien Materialien und zielt zunächst auf Heimspeicher – mit klarer Perspektive in Richtung Mobilität und Industrieanwendungen.
In diesem Beitrag geht es darum, was an dieser Batteriezelle wirklich neu ist, warum sie für deutsche OEMs und Zulieferer spannend ist und wie KI-gestützte Produktionstechnik zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor wird.
Was die neue nachhaltige Batteriezelle technisch besonders macht
Die Fraunhofer-Entwicklung ist im Kern eine zylindrische Hochenergie-Rundzelle, die gezielt auf kritische Materialien verzichtet und trotzdem eine hohe Energiedichte erreichen soll.
Materialkonzept: Fluor-, Nickel- und Cobalt-frei
Statt klassischer NMC-Chemie (Nickel-Mangan-Cobalt) setzt das Forschungsteam auf:
- LMFP-Kathode (Lithium-Mangan-Eisenphosphat)
- Hochkapazitive Anode (z. B. siliciumhaltig oder optimiertes Graphitdesign)
- Fluorfreie Elektrolyte und Binder
Das hat mehrere direkte Effekte:
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Wegfall toxischer und krebserregender Stoffe
Kein Cobalt, kein Nickel, kein fluorhaltiger Standardbinder PVDF. Das reduziert den Aufwand für Arbeitsschutz, Abluftreinigung und Entsorgung. -
Geringere Produktionskosten
Wie Johannes Wanner vom Fraunhofer IPA betont, verursachen Nickel- und Cobaltsysteme hohe Kosten durch Sicherheitstechnik. Wenn diese Materialien entfallen, sinken sowohl Invest- als auch Betriebskosten der Zellfertigung. -
Bessere Zellsicherheit
Ohne Fluorbestandteile im Elektrolyten ist keine Fluorwasserstoffbildung möglich. Das senkt das Risiko bei thermischen Durchgehprozessen und im Brandfall – relevant für Heimspeicher, aber auch für Automotive-Speicher nahe am Fahrgastraum.
Energiedichte: Mehr Speicher auf gleichem Bauraum
Klassische LFP-Zellen sind zwar robust, aber bei der Energiedichte den NMC-Systemen unterlegen. LMFP schließt diese Lücke teilweise:
- Höhere Zellspannung als LFP
- Verbesserte Energiedichte bei ähnlicher Sicherheit und Lebensdauer
- Interessant für stationäre Speicher und Long-Range-Anwendungen, bei denen Kosten pro kWh über die Lebensdauer entscheidend sind
Für die Automobilindustrie ist spannend, dass solche Konzepte zunächst im Heimspeicher-Segment industrialisiert werden – mit deutlich geringerer Sicherheitskritikalität als im Fahrzeug. Was hier bis 2028 marktreif werden soll, kann kurz danach auf Automotive-Qualität hochskaliert werden.
Nachhaltigkeit in der Batterieproduktion: Delamination und Recycling statt Ausschuss
Die nachhaltige Batteriezelle ist nicht nur eine Frage des Zellchemie-Designs, sondern auch der Produktionstechnologie. Und da wird es gerade für deutsche Standorte interessant.
30 % Ausschuss bei Coil-Wechsel – heute Standard, morgen inakzeptabel
In der Zellfertigung fallen aktuell beim Materialwechsel auf neue Elektrodencoils bis zu 30 % Ausschuss an. Gründe sind u. a.:
- Anfahrstreifen mit nicht spezifikationskonformer Beschichtung
- Prozessschwankungen nach Parameterwechsel
- Qualitätsprobleme an Coil-Übergängen
Bisher werden diese Meter einfach entsorgt oder nur sehr begrenzt recycelt. Das kostet Material, Energie und Marge – und verschlechtert jede CO₂-Bilanz.
Delamination als Hebel
Das Fraunhofer-Team setzt auf Delamination: Die fehlerhafte Beschichtung wird gezielt von den Stromableitern gelöst und die Materialien wieder nutzbar gemacht.
In Kombination mit fluorfreien Bindern entstehen gleich mehrere Vorteile:
- Einfache Trennung von Aktivmaterial, Binder und Kollektorfolien
- Höhere Recyclingquote und qualitativ besseres Rezyklat
- Direkter Einsatz der gewonnenen Materialien in neuen Zellen
Damit rückt ein echtes Closed-Loop-Konzept für Elektrodencoils in greifbare Nähe. Für OEMs und Tier‑1‑Zulieferer ist das ein starkes Argument bei:
- CSRD-Reporting (Corporate Sustainability Reporting)
- EU-Batterieverordnung (Recyclingquoten, Rezyklatanteile)
- Ausschreibungen mit klaren Nachhaltigkeitskriterien
Wo KI hier eine Rolle spielen kann
Aus Sicht der Kampagne „KI in der deutschen Automobilindustrie“ liegt der spannende Punkt hier: Ausschuss entsteht aus Prozessunsicherheit. KI-gestützte Systeme können genau dort ansetzen.
Konkret heißt das:
- KI‑Modelle zur Prozessvorhersage: Erkennen von Anfahrparametern, bei denen Ausschuss droht.
- Bildverarbeitung mit Deep Learning: Inline-Erkennung von Beschichtungsfehlern auf Elektrodenbahnen.
- Optimierung der Delamination: KI-gestützte Rezeptur- und Prozessoptimierung, um maximale Materialausbeute zu erreichen.
Wer diese Themen heute in Pilotlinien adressiert, senkt nicht nur Kosten, sondern baut sich einen kompetitiven Vorsprung bei nachhaltiger Zellproduktion auf.
Strategische Bedeutung für die deutsche Automobilindustrie
Die Hochenergie-Rundzelle ist offiziell für Heimspeicher gedacht. Strategisch betrachtet ist sie aber ein Baukasten für zukünftige Automotive-Anwendungen.
Heimspeicher als Testfeld für Automotive-Qualität
Stationäre Speicher sind der ideale Einstieg, weil:
- Temperaturfenster und Lastprofile milder sind als im Fahrzeug.
- Sicherheitsanforderungen hoch, aber beherrschbar sind.
- Skalierung in Stückzahlen möglich ist, ohne direkt Millionenfahrzeuge zu riskieren.
Sobald Prozess, Chemie und Recyclingkonzept im Heimspeichermarkt stabil laufen, lassen sie sich übertragen auf:
- 48V-Speichersysteme und Niedervolt-Anwendungen
- PHEV- und BEV-Batteriemodule mit Fokus auf Lebensdauer und Sicherheit
- Second-Life-Konzepte, bei denen Fahrzeugbatterien später im Heimspeicher genutzt werden
Europäische Souveränität statt Abhängigkeit von Fernost
Derzeit stammen sowohl Heimspeicher- als auch Traktionszellen überwiegend aus Asien. Das Fraunhofer-Projekt zeigt eine Alternative:
- Fertigungslinien in Baden-Württemberg (Zentrum für Digitalisierte Batteriezellproduktion)
- Know-how-Aufbau in Produktionstechnik und Automatisierung
- Kooperation mit einem deutschen Batteriehersteller (assoziierter Partner Varta Microbattery)
Genau hier liegt die Chance für deutsche Automobilunternehmen:
- Lokale Lieferketten mit geringeren Transportemissionen
- Enge Verzahnung von Zell- und Fahrzeugentwicklung
- Bessere Kontrolle über Qualität, Daten und Prozess-Know-how
Wer Batteriezellen aus Europa bezieht, kann zudem Nachhaltigkeitsargumente gegenüber Kundinnen und Kunden glaubwürdig untermauern – ein nicht zu unterschätzender Verkaufsfaktor im Premiumsegment.
Warum gerade jetzt handeln?
Das Projekt läuft von 01.09.2025 bis 31.12.2028. Das bedeutet:
- Heute befindet sich die Technologie in der vorindustriellen Phase.
- 2028 wird mit Marktreife gerechnet.
- Automobilzyklen liegen bei 5–7 Jahren.
Wer jetzt Partnerschaften, Pilotfertigungen und KI-Projekte im Umfeld nachhaltiger Batteriezellproduktion startet, kann pünktlich zur Serienreife auf erprobte Lieferketten zugreifen – statt in ein volles Regal einsteigen zu müssen, in dem andere sich bereits die besten Plätze gesichert haben.
Praxisnah: Wie Unternehmen das Thema jetzt konkret nutzen können
Die Frage ist weniger, ob nachhaltige Batteriezellen kommen, sondern wie gut Ihr Unternehmen darauf vorbereitet ist. Aus Projekten und Gesprächen mit Industriepartnern haben sich einige pragmatische Schritte bewährt.
1. Anwendungsfelder im eigenen Portfolio definieren
Bevor es um Chemie oder Zellformate geht, sollte klar sein:
- Wo im Produktportfolio sind nachhaltige Speicher heute am wichtigsten?
(z. B. Elektrofahrzeuge, stationäre Speicher, industrielle Pufferbatterien) - Wo entstehen regulatorische Risiken, wenn weiter auf konventionelle Chemien gesetzt wird?
- Welche Kundensegmente fragen bereits konkret nach CO₂-armen oder regional produzierten Batterien?
Ein kurzes internes Screening schafft Klarheit und Prioritäten.
2. Pilotprojekte für KI-gestützte Zellproduktion starten
Für OEMs, Zulieferer und Maschinenbauer lohnt sich ein fokussierter Einstieg:
- Qualitätsdaten entlang der Fertigungslinie sammeln und strukturieren
- KI‑Use-Cases definieren, etwa zur Vorhersage von Ausschuss oder zur Optimierung von Trocknungsparametern
- Pilotzellen-Linie mit Partnern betreiben oder nutzen, um Verfahren wie Delamination praktisch zu testen
Hier zahlt sich die enge Verzahnung von Produktionstechnik und KI aus – ein Feld, auf dem Deutschland traditionell stark ist.
3. Nachhaltigkeitsargumente aktiv in Vertrieb und Marke integrieren
Die technische Lösung ist das eine. Der Markterfolg hängt aber auch davon ab, wie Unternehmen diese Vorteile kommunizieren:
- Fluorfreie und PFAS-freie Zellen sind ein messbarer Differenzierungsfaktor.
- Reduzierter Ausschuss und höhere Recyclingquoten senken real die Kosten und verbessern den Fußabdruck.
- Europäische Wertschöpfung spricht insbesondere Flottenkunden und öffentliche Auftraggeber an.
Hier lohnt es sich, früh Szenarien und Botschaften aufzubauen, die nicht nur technisch, sondern auch emotional überzeugen.
Ausblick: Von der Heimspeicherzelle zur KI-optimierten Mobilität
Die nachhaltige Hochenergie-Rundzelle des Fraunhofer IPA ist mehr als ein weiteres Zellformat. Sie ist ein Blaupause, wie europäische Unternehmen Batterietechnologie, Produktion und KI sinnvoll zusammendenken können:
- Materialkonzepte, die Sicherheits- und Umweltlasten senken
- Produktionslinien, die durch Delamination und Recycling Ausschuss drastisch reduzieren
- KI-Systeme, die Qualität, Ausbeute und Prozessstabilität kontinuierlich verbessern
Wer in der deutschen Automobilindustrie 2030 wettbewerbsfähig sein will, sollte Batterien nicht als Zukaufteil betrachten, sondern als strategischen Kern der eigenen Wertschöpfung – inklusive Produktion, Daten und Nachhaltigkeitsstrategie.
Die spannende Frage für die nächsten Jahre lautet: Welche Unternehmen nutzen diese neue Generation nachhaltiger Batteriezellen, um ihr Geschäftsmodell zu erweitern – und wer bleibt nur Konsument fertiger Technologie?