Toyota stellt die Bauplanung einer Fabrik ein. Ist der Festkörperbatterie wieder das Ende erreicht?

Gerade jetzt wurde das Thema der festen Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterien, das in letzter Zeit wieder an Brisanz gewann, mit einem Eimer kaltem Wasser überschüttet.

Am vergangenen Montag kündigte Toyota an, das Projekt für die fortschrittliche Batteriefabrik im neuen Seehafen-Industriegebiet von Shinmatsuyama in Karata-Machi, Fukuoka-Präfektur, einzustellen.

Aussicht auf das Gelände des Batteriefabrikprojekts im neuen Seehafen-Industriegebiet von Shinmatsuyama in Karata-Machi, Fukuoka-Präfektur

In Toyotas ursprünglichem Plan sollte diese neue Batteriefabrik für die Installation der ersten Produktionslinie für feste Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterien genutzt werden. Dies hätte dem japanischen Automobilriesen helfen können, mit dem "Next-Generation EV" seine Wettbewerbsvorteile auf dem Markt für Elektromobile wiederherzustellen.

Tatsächlich hatte die lokale Regierung von Fukuoka bereits vor einigen Tagen am vergangenen Freitag (7.) den Ausfall des Fabrikbaus "spoiled". Damals gab Gintarō Hattori, der Gouverneur von Fukuoka-Präfektur, in der Landeshauptverwaltung den Pressevertretern mit, dass der Bauplan der Batteriefabrik in Karata-Machi erneut verschoben werde und gab den offiziellen Grund von Toyota an: Angesichts der verlangsamten globalen Nachfrage werde Toyota den Projektplan überarbeiten.

Natürlich kann das Batteriefabrikprojekt in Karata-Machi seit seiner Ankündigung schon als "wellgetönt" bezeichnet werden.

Schon Ende März dieses Jahres hatte Toyota einmal verkündet, den Bau zu "verschieben", damals mit dem Grund, dass die Nachfrage nach Elektromobilen hinter den Erwartungen zurückblieb. Im ursprünglichen Plan sollte die Fabrik Anfang 2025 beginnen und bis 2028 in Betrieb gehen.

Seit Toyota 2023 das Thema "feste Batterien" hochkarätig propagierte, haben viele Beobachter, insbesondere in China, ungewöhnliche Erwartungen an dieses scheinbar revolutionäre Produkt gesetzt.

Keiner bestreitet die Fortschrittlichkeit und technische Machbarkeit, aber wenn es um die Kommerzialisierung oder die Umsetzung der Technologie geht, wird entweder die Zeit verschoben oder es werden einfach "Luftburgen" gebaut. Es hat schon etwas von der "Katze Schrödingers" aus der Quantenmechanik.

Ein vorab "gespilter" Ausgang

Zu den neuen Bau- und Inbetriebnahmezeiten für die Fabrik in Karata-Machi hat Toyota keine eindeutigen Angaben gemacht. Die offizielle Erklärung am Montag besagte nur, dass das Unternehmen "den Plan erneut prüfen und anpassen" werde, und zur Frage der Zeitspanne wurde gesagt, dass dies "innerhalb eines Jahres" erfolgen werde.

Denken Sie nicht, dass dies bedeutet, dass der Zeitplan der Fabrik um ein Jahr verschoben wird, schließlich steht vorne noch die Voraussetzung "erneute Prüfung". Was die "angepassten Pläne" nach der Prüfung angeht, kann man nur sagen, dass es selbst die Frage sein könnte, ob die neue Batteriefabrik überhaupt noch eine Produktionslinie für feste Batterien haben wird.

Der Grund, warum Toyota so zögerlich mit der Anlage dieser Fabrik ist, liegt in der globalen Marktprognose für Elektromobile. Im Wesentlichen ist diese "erneute Prüfung und Anpassung des Plans" nur die Fortsetzung der Einschätzung von Ende März, dass die Nachfrage nach Elektromobilen hinter den Erwartungen zurückblieb.

Für ein global agierendes Automobilriesen wie Toyota ist es ein Überlebensinstinkt, ständig auf die Entwicklungen in den wichtigsten Märkten zu achten. In den letzten zwei Jahren haben jedoch beide derjenigen Märkte in den Industrieländern, die bisher am aktivsten die Transformation hin zu Elektromobilen vorangetrieben haben, nämlich die EU und die USA, Probleme.

Die Zeit der großzügigen Subventionen ist vorbei...

Ab Januar 2024, als Deutschland die Preisgrenze für die Kaufsubvention senkte (nur Elektromobile unter 45.000 Euro erhielten eine Subvention von 4.500 Euro), haben Frankreich, Italien und andere Kernstaaten der EU nacheinander Deutschland als Vorbild genommen und die Subventionen für Elektromobile in ihren jeweiligen Märkten gesenkt.

Insbesondere Italien hat zwar die Subvention von 3.000 Euro für den Kauf von Elektromobilen langfristig beibehalten, aber die Preisgrenze von 35.000 Euro ist immer noch die niedrigste unter den EU-Staaten und reicht nicht einmal für ein ID.3 in der Basisausstattung (etwa 38.000 Euro).

Das ID.3 in der "Topausstattung" kostet in Deutschland 38.180 Euro, was etwa 314.000 Yuan entspricht

Sogar außerhalb der EU hat Norwegen, das früher als andere Länder die Elektromobilität förderte, vor kurzem erklärt, die Subventionen in den nächsten zwei Jahren aufzuheben, da das Ziel der Elektromobilität bei neuen Pkw fast erreicht sei. Um den Haushaltsdruck zu lindern, plant die norwegische Regierung sogar, bei einigen beliebten "mittelgroßen" Modellen wie dem Tesla Model Y und dem Volkswagen ID.4 Mehrwertsteuer zu erheben.

Im Vergleich zu Europas gradueller Abschaffung der Subventionen in den einzelnen Ländern hat die Politikänderung in Toyotas anderem wichtigen Markt, den USA, zwar später eingesetzt, aber ist extrem drastischer -

Am 4. Juli dieses Jahres wurde mit der Verabschiedung und Unterzeichnung des "Big and Beautiful" Gesetzes das bisherige Steuersenkungsregime für neue/gebrauchte Elektromobile von 7.500/4.000 US-Dollar, das seit 17 Jahren in den USA galt, abgeschafft.

"Es ist MAGA, und Sie wollen immer noch Subventionen?"

Die Märkte in Nordamerika und Europa sind für Toyotas Strategie bezüglich fester Batterien offensichtlich von großer Bedeutung. Obwohl Toyota in diesen beiden Märkten hauptsächlich Verbrennungsmotoren- und Hybridfahrzeuge verkauft und nur wenige Elektromobile, haben diese beiden Märkte zwei sehr markante Vorteile - erstens haben die Verbraucher dort im Allgemeinen eine starke Kaufkraft, und zweitens sind die Wettbewerber "einfacher".

Der erste Vorteil bedeutet, dass der Markt die höheren Kosten von festen Batterien in der Anfangsphase der Massenproduktion eher verkraften kann. Was den zweiten Vorteil angeht, ist Toyota derzeit noch hinterher in der Entwicklung von Elektromobilität und Fahrerassistenzsystemen. Zu aggressive Wettbewerber wären zu schwierig zu meistern, schließlich gibt es in den USA nur ein Tesla.

Im chinesischen Markt, obwohl die Gesamtverkaufszahlen im vergangenen Jahr etwas zurückgingen, beliefen sie sich immer noch auf 1,799 Millionen Fahrzeuge, was 16,62% von Toyotas globalen Gesamtverkauf ausmacht. Dieser Markt befindet sich jedoch derzeit in einem heftigen Wettbewerb, wo nicht nur die einheimischen Wettbewerber "bissig" sind, sondern auch es Stärken wie Tesla gibt.

China hat eine wichtige Produktionsstätte von Tesla

Alles in allem, wenn man sich die gegenwärtige Situation genau ansieht, war Toyotas Absicht, sich zurückzuziehen, die schon Ende März dieses Jahres aufgekommen war, offensichtlich. Für die Fabrik in Karata-Machi scheint es schwer zu vermeiden, dem Schicksal der "erneuten Prüfung und Anpassung des Plans" zu entgehen.

Das Prinzip ist klar, aber es gibt überall technische Engpässe

Die Schwierigkeiten bei der Herstellung von festen Batterien sind ein typisches Beispiel dafür, dass die Theorie zwar alles klärt, aber bei der Massenproduktion und Kommerzialisierung von verschiedenen technischen Problemen überflutet wird.

Zunächst ist das wohlbekannte erste Problem bei der Festphasenbatterie von Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterien - das Problem der Grenzflächenimpedanz.

Das sogenannte "feste" in der festen Batterie bezieht sich im Wesentlichen auf den flüssigen Elektrolyten in den derzeitigen gängigen Lithium-Ionen-Batterien (NMC/LFP). Der Elektrolyt in der festen Batterie ist fest. Dies führt zu Problemen wie schlechter Grenzflächenstabilität und hoher Impedanz aufgrund des "Fest-Fest"-Kontakts zwischen Elektrolyt und Elektrodenmaterial, was die Leistungsabgabe und die Lebensdauer der Batterie stark beeinträchtigt.

Darüber hinaus können feste Elektrolytmaterialien wie Sulfide auch Probleme mit Ionenleitfähigkeit und chemischer Stabilität haben. Obwohl das Sulfid-Elektrolyt in der festen Batterie keine Explosionsgefahr hat, wenn das Gehäuse beschädigt wird, kann es bei Kontakt mit Wasser giftiges Schwefelwasserstoffgas mit starker Reizung erzeugen.

Das Lithiummetall-Anodentechnologie hat auch Probleme zu lösen - wenn man Lithiummetall als Anode verwendet, um eine hohe Energiedichte zu erreichen, muss man das Sicherheitsrisiko lösen, dass Lithiumdendriten während des Lade- und Entladevorgangs den Elektrolyten durchstechen und einen Kurzschluss verursachen können.

Bei genauerem Hinsehen gibt es bei jedem Bestandteil dieses anerkannt theoretisch machbaren Produkts relativ ernsthafte technische Probleme, die gelöst werden müssen.

Selbst wenn die oben genannten Probleme gelöst werden, wird die ungewöhnliche mechanische Eigenschaft des festen Elektrolyten in der praktischen Produktion noch große Schwierigkeiten bereiten. Aus heutiger Sicht sind die Elektrodenherstellungstechniken (trocken/nass) und die speziellen Produktionsanlagen für die Massenproduktion noch nicht reif.

Im Juli dieses Jahres zeigte ein chinesisches Unternehmen eine Produktionslinie für feste Batterien

Natürlich gibt es auch gute Nachrichten. Beispielsweise hat Toyota 2021 mit Sumitomo Metal Mining zusammengearbeitet, um das Kathodenmaterial für feste Batterien zu entwickeln. Der Schwerpunkt der Technologieentwicklung lag darin, das Problem der Materialdegradation der Kathode während des wiederholten Lade- und Entladezyklus zu lösen. Kürzlich wurde bekannt gegeben, dass die entsprechende Technologie erfolgreich war.

Laut Toyota hat es mit der exklusiven Pulversynthesetechnologie seines Partners ein "hochbeständiges Kathodenmaterial" entwickelt. Sumitomo Metal Mining hat inzwischen angekündigt, die Massenproduktion des neuen Kathodenmaterials bis 2028 zu starten.

Für ein einziges Kathodenmaterial hat es mehr als vier Jahre gedauert, und für die Massenproduktion muss man noch drei Jahre warten...

Ein Probeexemplar einer festen Batterie von Samsung SDI

Tatsächlich ist es zwar möglich, die feste Batterie in die Massenproduktion zu bringen, aber es würde einen hohen Kostenaufwand verursachen, und die Rohstoffherstellung allein würde mehrere Male höher als die der besten derzeitigen NMC-Batterien sein. Gleichzeitig kann das anfängliche Produkt in Bezug auf Schlüsselleistungsmerkmale wie Energiedichte möglicherweise nicht ausreichend von den herkömmlichen NMC-Batterien abheben.

Am 1. September 2024, während der damaligen Weltbatteriekonferenz, antwortete Zeng Yujun, der Vorsitzende von CATL, auf die Fragen der Öffentlichkeit bezüglich der Entwicklung der ch