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Tesla Cybertruck: Batteriezellen-Fertigung als Flaschenhals

Trockenbeschichtung der Kathoden noch immer nicht im Griff

Tesla Giga Texas: Produktion von Batteriezellen vom Typ 4680 (Tesla-Bericht für das vierte Quartal 2022)

Stefan Leichsenring Stefan Leichsenring

Von: Stefan Leichsenring

22. Dez. 2023 um 09:44 Uhr

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Die Produktion der 4680-Zellen ist weiterhin ein Flaschenhals bei der Fertigung des Tesla Cybertruck. Ab 2025 will Elon Musk 250.000 Stück von dem Elektro-Pick-up bauen, doch derzeit können nur Zellen für rund 24.000 Cybertrucks pro Jahr gefertigt werden.

Das Hauptproblem scheint die "Dry Battery Electrode"-Technik (DBE) zu sein, also die Beschichtung der Elektroden ohne Lösungsmittel. Tesla beherrscht die Trockenbeschichtung nach wie vor nicht im industriellen Maßstab, berichtet Reuters unter Berufung auf anonyme Insider.

Die Trockenbeschichtung der Anode sei unproblematisch, aber bei der Kathode gibt es Probleme. Tesla ist der erste Hersteller, der versucht, die Trockenbeschichtung auf große Batterien anzuwenden. Dazu muss Tesla sogar die Produktionsmaschinen selbst entwickeln. 

Die DBE-Technik hatte Elon Musk schon beim Tesla Battery Day im Jahr 2020 vorgestellt. Sie sollte eigentlich die Produktionszeit für die Batteriezellen verkürzen. Denn das Verfahren ersetzt die Nassbeschichtung, bei der die Elektroden mithilfe von Lösungsmitteln beschichtet werden. Diese teils giftigen Stoffe müssen anschließend aufwendig wieder entfernt werden, indem man die Elektroden in riesigen Öfen trocknet.

Traditionelles Nassverfahren zur Elektrodenbeschichtung

Das traditionelle Nassverfahren zur Elektroden-Beschichtung ist aufwendig (Slide vom Tesla Battery Day)

Nach den anonymen Hinweisgebern besteht die Batterie des Cybertruck aus etwa 1.360 Zellen. Für 250.000 Autos pro Jahr wären also 340 Millionen Zellen nötig. Derzeit dauert die Herstellung von 10 Millionen Zellen aber etwa vier Monate, wie aus Berechnungen von Reuters hervorgeht, die von den Quellen bestätigt wurden. Das entspricht nur 32,5 Millionen Zellen im Jahr, also genug für etwa 24.000 Cybertruck-Modelle.

Teslas Batteriefachmann Drew Baglino sagte im Oktober, Tesla produziere die 4680-Zellen in Austin auf zwei Produktionslinien. Ein Ausbau auf acht Linien sei geplant, und die letzten vier sollten Ende 2024 in Betrieb gehen.

Mehr zum Thema 4680-Zellen:

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Tesla: Update zur Produktion von 4680-Batteriezellen

Laut den Quellen konzentriert sich Tesla derzeit aber noch darauf, die Zellen auf einer Produktionslinie fehlerfrei herzustellen. Auch wenn das gelungen ist, ist es kein Kinderspiel die Technik auf weitere Produktionslinien zu übertragen, sagte ein Insider. Denn der produzierte Ausschuss sei dabei zunächst groß.

Derzeit sei die Trockenbeschichtung der Kathoden nicht als schneller als das alte Nassverfahren, sagte eine Quelle, obwohl die Ausschussquote auf 10 bis 20 Prozent gesunken sei.

Beim DBE-Verfahren müssen die aktiven Kathoden-Materialien (unseres Wissens NMC) mit einem Bindemittel vermengt werden, das dann auf dünne Metallfolien (die Elektroden) aufgebracht wird. Bei kleinen Mengen funktioniere das, so die Quellen, aber beim Hochskalieren entstand zu viel Wärme. Dadurch schmolz das Bindemittel, bei dem es sich angeblich um Polytetrafluorethylen (PTFE, auch als Teflon bekannt) handelt. PTFE schmilzt bei 327 Grad. Wenn das PTFE schmilzt, wird "alles zu einem großen Klumpen klebrigen Mischmaschs", sagte eine Quelle.

Batteriezell-Fertigung (Beschichtung)

Dünne Folien werden mit Batteriematerialien beschichtet: Das so genannte Kalandrieren in der Batteriezell-Fertigung von VW

Ebenso problematisch seien die Walzmaschinen, mit denen die Metallfolien beschichtet werden. Dabei will Tesla mehrere Folien gleichzeitig und mit hoher Geschwindigkeit beschichten. Dafür ist ein enormer Druck nötig. Die Schwierigkeit bestünde darin, diesen Druck gleichmäßig auf die großen und ziemlich breiten Walzen auszuüben. Wenn das nicht gelinge, entstünde Ausschuss.

Dabei ist es offenbar auch schwierig, herauszufinden, welche Zellen schlecht beschichtet wurden. Im März erzählte Baglino, dass Tesla immer noch an einem System zur Qualitätssicherung arbeite.

Unter dem Strich

Die Herstellung der 4680-Zellen macht Tesla noch immer Probleme. Es gelingt noch nicht, das so genannte DBE-Verfahren, also die Trockenbeschichtung, auf die Kathoden anzuwenden. So können derzeit nur Zellen für rund 24.000 Cybertrucks jährlich produziert werden. Dabei will Tesla 250.000 Cybertrucks jährlich produzieren, und die Zellen künftig auch für das geplante 25.000-Dollar-Modell verwenden.

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Quelle: Reuters

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