From Material Selection To Prototype Construction: The Battery Cell Technology Of The Future Is Taking Shape At The BMW Group Battery Cell Competence Centre

Oliver Zipse, BMW AG:s styrelseordförande, och Markus Söder, Bayerns ministerpresident, besöker det nya kompetenscentret för battericeller vid
BMW Group Bildkredit: BMW AG

From Material Selection To Prototype Construction: The Battery Cell Technology Of The Future Is Taking Shape At The BMW Group Battery Cell Competence Centre

• Zipse: "Energitätheten ska fördubblas till 2030"
• Utveckling av nästa generations battericeller
• Avancerad laboratorie- och analysutrustning
• Produktion av prototypceller enligt industristandarder
• Hållbar och långsiktig materialanskaffning

BMW Group bygger vidare på sin ledande position inom elektrisk mobilitet och har samlat sin mångåriga erfarenhet av battericeller och omfattande kunskap inom området i ett nytt kompetenscenter. Syftet med anläggningen i München är att utveckla battericellstekniken och noggrant analysera produktionsprocesserna. "Det nya Battery Cell Competence Centre ger oss en avundsvärd position", säger Oliver Zipse, styrelseordförande för BMW AG. "Med utgångspunkt i den teknik som för närvarande används i BMW i3 kommer vi fram till 2030 att kunna fördubbla energitätheten i våra battericeller - och därmed också räckvidden för våra kunders fordon."

BMW Group presenterade idag sitt nya högteknologiska kompetenscenter för medierepresentanter från hela världen i närvaro av Bayerns delstatspremiärminister Dr Markus Söder, och visade upp toppmoderna laboratorier, forskningsanläggningar och prototypsystem.

Och Zipse fortsatte: "Battericellstekniken är en viktig framgångsfaktor i vår offensiv för elfordon, eftersom den påverkar både driftsprestanda och batterikostnader. Vår oöverträffade expertis genom hela värdekedjan säkerställer att vi alltid ligger i teknikens framkant. Vi kan specificera exakt vilka format vi vill upphandla, liksom vilka material och förhållanden som ska gälla. Som ett resultat av detta är vi idealiskt positionerade för att driva utrullningen av våra elektrifierade fordon framåt."

Det nya kompetenscentret kartlägger hela värdekedjan inom battericellsteknik - från forskning och utveckling till cellens sammansättning och design samt dess lämplighet för storskalig tillverkning. Anläggningen samlar hela bredden av företagets expertis och lägger grunden för att bygga vidare på den. De korta avstånden och tvärfunktionella samarbeten som sker här möjliggör en komplett, transparent och hållbar utveckling av battericeller. Här är det viktigt att frågan om återvinning beaktas redan från början.

BMW Group investerar totalt 200 miljoner euro i kompetenscentret och har 200 anställda här. Med denna investering gör företaget ett uttalande tekniskt men skyddar också jobb och nyckelkompetenser. Företaget arbetar tillsammans med sina anställda för att definiera framtiden för elektrisk mobilitet inom BMW Group. "Det gemensamma företagsrådet har varit engagerat i Battery Cell Competence Centre från första början", säger Stefan Schmid, vice ordförande i det gemensamma företagsrådet på BMW AG. "Medarbetarrepresentanterna på BMW Group är aktivt involverade i utformningen av dessa framtidsinriktade områden inom fordonsindustrin, i syfte att utveckla våra medarbetares specifika expertis inom företaget - och på så sätt säkra jobben på lång sikt under omvandlingsprocessen."

Kompetenscenter för battericeller: Dosering och blandning av elektrodslurry Image Credit: BMW AG

Materialutveckling vid roten till cellutveckling

BMW Group utvecklar framtida generationer av battericeller vid det nya kompetenscentret, med fokus på kundrelevanta aspekter som förbättrad energitäthet, tillgänglig toppeffekt, livslängd, säkerhet, laddningsegenskaper och prestanda vid varierande temperaturer samt minskade batterikostnader. BMW Groups mål att utveckla de bästa battericellerna för sina modeller formulerades med dessa specifikationer i fokus, vilket återspeglar företagets åtagande att ge ägare av elektrifierade fordon de allra bästa cellerna för det aktuella fordonskonceptet.

Att välja rätt material från början är avgörande för att dessa höga krav ska kunna uppfyllas. Därför undersöker experterna på Competence Centre ständigt innovativa material och jämför dem systematiskt med varandra. Detta leder till att nya materialuppsättningar skapas för battericellens enskilda delar: anod, katod, elektrolyt och separator. Det sätt på vilket de olika materialen samverkar - cellkemin, med andra ord - är en annan grundläggande faktor i utvecklingen av celldesignen.

För att alltid kunna garantera tillgång till den senaste utvecklingen och kunskapen samarbetar BMW Group med välrenommerade globala partners genom hela värdekedjan. Dessa partners sträcker sig från vetenskapliga institutioner och universitet till etablerade företag och nystartade företag. Detta gör det möjligt för företaget att förvärva know-how, säkerställa att det inte är beroende av enskilda utvecklingar och innebär att det kan skapa synergier och i slutändan förkorta utvecklingstiderna. Genom att arbeta med ett nätverk av partners kan BMW Group befästa sin djupgående förståelse för denna spjutspetsteknik och utnyttja potentialen och möjligheterna i framtida innovationer.

Kompetenscenter för battericeller: Bildkredit: BMW AG

Avancerad laboratorie- och analysutrustning

Experter från hela världen i de nya utvecklingslaboratorierna och anläggningarna strävar efter att förbättra den kemiska sammansättningen och utformningen av battericeller. Simulering och kemisk analys hjälper till med cellutvecklingen från första början.

BMW Group har analyserat battericeller sedan 2008 och kan därmed dra nytta av många års erfarenhet och därmed en omfattande expertis inom området. Laboratoriet i det nya kompetenscentret har den senaste tekniken och metodiken som krävs för att ytterligare utöka företagets kunskap, övervaka trender för framtidens battericeller och spela en aktiv roll i att forma utvecklingen.

Laboratoriet har sedan några år tillbaka tillverkat internt utvecklade testceller i små format i syfte att identifiera den ideala cellstrukturen bland de otaliga material och varianter som finns. Stort värde läggs här på att minimera mängden material som används och samtidigt optimera deras egenskaper. Om en cell klarar de inledande testerna av hållbarhet och laddningsbeteende genomgår den ytterligare tester i ett större format. En hel testhall finns till hands för detta ändamål och möjliggör en mängd olika typer av tester. Experterna kan också använda sig av ett internt säkerhetslabb, där battericellernas robusthet kan undersökas under extrema förhållanden. På så sätt kan BMW Group upprätthålla samma höga säkerhetsstandarder trots ökande energitäthet och snabbare laddningsmöjligheter.

Kompetenscenter för battericeller: Bildkredit: BMW AG

En hållbar och tillförlitlig försörjning fram till 2025 och därefter

Hållbarhet och leveranssäkerhet är nyckelfaktorer i den pågående expansionen av elektrisk mobilitet. För BMW Groups inköpsspecialister börjar etisk produktion och bearbetning av råmaterial redan i början av värdekedjan, vilket är anledningen till att de noggrant granskar leveranskedjorna för battericeller - hela vägen tillbaka till gruvorna där materialen hämtas. Att följa miljöstandarder och respektera mänskliga rättigheter har högsta prioritet. BMW Group publicerar en uppdaterad lista över ursprungsländerna för kobolt på sin webbplats (se: https://www.bmwgroup.com/content/dam/grpw/websites/bmwgroup_com/responsibility/downloads/en/2019/BMW%20Group%20Sorgfaltspflicht%20bei%20der%20Lieferantenauswahl_EN.pdf ).

Företaget har också omstrukturerat sina leveranskedjor för den kommande femte generationens högspänningsbatterier och kommer att börja direktupphandla kobolt och litium för battericeller 2020. Detta säkerställer fullständig transparens när det gäller ursprunget för dessa två viktiga råvaror för batterier. Dessutom garanterar de relevanta avtalen en tillförlitlig leverans av dessa material fram till 2025 och därefter. I framtiden kommer kobolt att köpas in direkt från gruvor i Australien och Marocko, och litium från länder som Australien.

Framtidens tillverkningsteknik

BMW Group vidtar också åtgärder för att säkerställa att framtida generationer av battericeller kan tillverkas i stor skala. Kompetenscentret erbjuder både idealiska övergripande förhållanden och högkvalitativa produktionsanläggningar som överensstämmer med industristandarderna för etablerade celltillverkare. Nya produktionstekniker har integrerats här, med tanke på vikten av flexibilitet med cellformat för att skapa större utrymme för att införliva olika utvecklingar.

Tillverkningen av prototyper av battericeller möjliggör en fullständig analys och förståelse av processerna i cellernas värdekedja. Genom att lägga till BMW Groups interna produktionsexpertis i ekvationen kan företaget beställa en specifik kemisk sammansättning, mekanism och design för battericeller. I framtiden kommer BMW Group att kunna göra det möjligt för potentiella leverantörer att tillverka celler i enlighet med företagets särskilda krav.

Återvinningsvänlig design

Batterier som inte längre är lämpliga för fordon kan återanvändas i stationära energilagringssystem, vilket bidrar till att integrera förnybar energi i det offentliga elnätet, öka nätets stabilitet och sänka energikostnaderna för konsumenterna. BMW Group har lanserat flera stora innovationer med detta i åtanke. Företaget använder också batterilagringssystem för att ständigt optimera strömförsörjningen vid sina fabriker runt om i världen.

BMW Group har sedan ett antal år tillbaka en genomtänkt återvinningspolicy för battericeller i batterier som inte längre kan användas som stationära lagringsenheter. Fungerande återvinningstekniker har utvecklats tillsammans med partners under och efter utvecklingen av BMW i3. Dessa och andra återvinningsmetoder uppskalas nu för industriella tillämpningar. Även här har företaget samarbetat med partners för att lösa uppgiften. Målet är att uppnå en återvinningsgrad på över 90 procent. När BMW Group utformar battericellerna tar man hänsyn till att de ska kunna återvinnas effektivt i ett senare skede.

Battery Cell Competence Centre kommer att göra det möjligt för BMW Group att bygga upp ännu större expertis inom återvinning av batterier och att arbeta ännu mer intensivt med återvinningstekniker som lämpar sig för användning i industriell skala.

I ett försök att ytterligare öka återvinningsgraden testar företaget ständigt återvinningskoncept för nya fordonskomponenter i sitt återvinnings- och demonteringscenter. Dessutom samarbetar BMW Group med forskningsinstitut och leverantörer för att driva på implementeringen av nya återvinningstekniker för material som kommer att användas oftare i framtiden.

Internationellt produktionsnätverk för elektrisk mobilitet

BMW Group har skapat ett mycket flexibelt produktionsnätverk som snabbt kan reagera på den förändrade efterfrågan på elektrifierade modeller. Redan idag bygger företaget elektrifierade fordon i elva fabriker runt om i världen och integrerar dem i det befintliga produktionssystemet.

De batterier som krävs för de elektrifierade modellerna kommer från företagets tre batterifabriker i Dingolfing (Tyskland), Spartanburg (USA) och Shenyang (Kina). BMW Group har också förlagt produktionen av batterier till Thailand som en del av ett samarbete med Dräxlmaier Group. BMW Group Plant Dingolfing spelar en ledande roll inom nätverket som ett kompetenscenter för elektriska drivsystem.

Ambitiösa mål för försäljning av elektrifierade fordon

BMW Group är en av världens ledande leverantörer av elektrifierade bilar, med totalt tolv modeller i sitt sortiment för närvarande. Företaget har satt upp tydliga mål för försäljningen av sina elektrifierade modeller. År 2021 ska de stå för en fjärdedel av alla fordon som säljs av BMW Group i Europa. Denna siffra ska stiga till en tredjedel 2025 och sedan till hälften av alla fordon som säljs i Europa 2030.

För att uppnå dessa mål kommer BMW Group att erbjuda ett urval av 25 elektrifierade modeller från och med 2023. Plattformen för detta åtagande är de flexibla fordonsarkitekturerna för helelektriska, plug-in hybrid- och förbränningsmodeller som gör det möjligt för företaget att reagera snabbt på förändrade omständigheter. Mer än hälften av de 25 modellerna kommer att ha helelektriska drivsystem.
#Teknik #Alternativa drivsystem, #Mobilitet i framtiden 1TP5Effektiv dynamik 1TP5Motorer, drivlina #poduktion, #recykling #Elektrifiering