Herr der Pole

Varta, SGL, Bosch und wieder SGL: Seit Jahren trotzt Calin Wurm Lithium-Ionen-Batterien die letzten Geheimnisse ab. In Meitingen baut er nun das neue Batterie-Anwendungslabor der SGL Carbon auf. Das Unternehmen will seinen Batteriekunden damit erstmals umfangreiche Services bieten.

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Zäh wie Honig tropft das Graphitgemisch aus dem Reagenzglas heraus. „Das ist der Slurry“, sagt Dr. Calin Wurm. Um ihn herum liegen Pipetten, Zangen und Dosen mit chemischen Beschriftungen drauf. In seiner Hand hält der Leiter des Forschungslabors das Reagenzglas mit der zusammengemischten Masse. Sie besteht aus Graphitpulver und einer kleisterartigen, aber hochreinen Lösung. Vorsichtig lässt Wurm den Slurry in die Beschichtungsanlage vor ihm fließen. Die Anlage verteilt es hauchdünn auf einer Kupferfolie, fährt alles durch einen Trockner und wirft hinten eine fertige Anodenfolie aus. Calin Wurm ist zufrieden. Was er gerade in Handarbeit erledigt hat, passiert bei Akkuherstellern auf der ganzen Welt im großen Stil. „Wir wollen hier so nah wie möglich am Kunden arbeiten“, erklärt Wurm. Deswegen baut er in dem neuen und erweiterten Batterielabor der SGL in Meitingen gerade die einzelnen Schritte einer industriellen Akkuproduktion nach. Nicht um selber Akkus zu produzieren, sondern um Wissen zu sammeln und den großen Herstellern als Entwicklungspartner, Technologieexperte und Materialspezialist zur Seite zu stehen.

Im Geschäft mit Batterien und Energiespeichern wird diese Kombination immer wichtiger. Während in vielen anderen Branchen Rohstoffe, Bauteile und Endprodukte bis ins Detail normiert sind, unterscheiden sich Lithium-Ionen-Batterien und ihre Komponenten untereinander enorm. Zusammensetzung, Weiterverarbeitung, Größe: Fast alles variiert je nach Einsatzfeld und Ziel. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien rasant an. Ob in Elektroautos, E-Bikes oder Smartphones und Laptops – überall werden hocheffiziente und sichere Akkus verlangt.

Vor allem in der Elektromobilität werden die Kraftzellen aus Lithium-Metall-Oxyden, Elektrolyt, Separator und Graphit immer unverzichtbarer. Im Jahr 2030 könnten laut Studie der Internationalen Energieagentur (IEA) 130 Millionen Elektroautos neu zugelassen werden – in denen fast immer Lithium-Ionen-Batterien verbaut sein werden. Die rasante Nachfrage führt schon heute zu Engpässen bei den Rohstoffen und stärkt die Marktmacht der Förderländer. Der Markt teilt sich in etwa zur Hälfte in Naturgraphit und synthetischen Graphit. Naturgraphit kommt dabei überwiegend aus China und ist technisch weniger variabel. „Mit synthetischem Graphit ist man viel unabhängiger“, sagt Wurm. Außerdem könne man es viel individueller an die jeweilige Batterie anpassen. Ein Vorteil, der gerade beim Batteriebau von großer Bedeutung ist und von dem die SGL Carbon als einer der Marktführer im Bereich synthetischen Graphits profitiert.

Zahlen & Fakten

Anstieg der Nachfrage nach LiB bis 2025
Prozent pro Jahr
30
30
Anzahl Neuzulassungen von Elektroautos im Jahr 2030 laut IEA
in Millionen
130
130
Marktanteil synthetischer Graphit in Lithium-Ionen-Battterien
Prozent
50
50

„Alle Teile einer Batterie hängen miteinander zusammen“, sagt Wurm in seinem Labor. Das mache die Sache so unfassbar komplex. Wer das beste Material für die beste Batterie anbieten will, muss deswegen genau verstehen, wie die Zusammenhänge funktionieren. Dieses Ziel hat sich Wurm in Meitingen gesetzt – und ist dafür zur SGL Carbon zurückgekehrt. Während er durch das Labor führt, erzählt er davon, wie er als junger Student in Bukarest seine Faszination für Batterien entdeckte, für seine Doktorarbeit aus seinem Geburtsland Rumänien nach Paris und danach nach Amiens in Frankreich übersiedelte, dann 2004 für die Batterieentwicklung bei Varta nach Ellwangen in Deutschland kam und schließlich 2008 bei der SGL einstieg.

Schon damals gehörte Wurm zu den erfahrensten Experten für Graphitanoden am Markt. Nach seiner Doktorarbeit hatte er jahrelang auf Zellherstellerseite gearbeitet und Graphitanodenmaterial für die Produktion eingekauft, getestet und verbaut. Bei der SGL nutzte Wurm diese Erfahrung, um die Graphitforschung anzukurbeln. Als ihm 2012 Bosch den Posten als Zellentwicklungsleiter der damals geplanten eigenen Batteriefabrik in Eisenach anbot, folgte Wurm seiner Leidenschaft für Batterien und baute sein Wissen aus. Im August 2018 kehrte er mit noch größerer Erfahrung und Antriebskraft nach Meitingen zurück. „Nachdem klar war, dass Bosch kein Zellhersteller wird, hatte ich die Wahl“, erinnert sich Wurm. Sollte er bei Bosch bleiben und einfach etwas anderes machen oder der Batterie treu bleiben? „Mein Herz hat sich mal wieder für die Batterie entschieden – und für die SGL“, sagt Wurm.

Fasziniert von der Vielfalt der Batterie

Wie sehr Wurm Batterien begeistern, merkt man, wenn er über die verschiedenen Komponenten einer Batterie spricht. Der 47-Jährige kann über hexagonale Graphitstrukturen, Entladezyklen und Interkalationsstufen referieren und im nächsten Satz ganz einfach erklären, warum Elektrolyte in einer Lithium- Ionen- Batterie die Funktion von Lkw übernehmen. An Batterien fasziniere ihn die ungeheure Vielfalt. „Da wird einem nie langweilig und man kann immer etwas verbessern“, sagt er.

In den kommenden Jahren will er seine Begeisterung und Erfahrung nutzen, um mit den verschiedenen Spezialgraphiten der SGL Carbon das Optimum aus Lithium-Ionen-Batterien herauszuholen. Aus einer Schublade im Labor fischt Wurm etwas heraus, das wie eine gefaltete Rettungsdecke aussieht. „So sieht die fertig gebaute Batteriezelle dann aus“, sagt er. Eine Anode, die aus einer mit Graphit, Binder und Leitadditiven beschichteten Kupferfolie besteht. Dazu eine Kathode aus einer mit Lithium-Metall-Oxyd, Binder und Leitadditiven beschichteten Aluminiumfolie. Dazwischen ein Separator. Die Bauteile sind von einer Hülle umgeben und in einen Elektrolyten getränkt.

„Klingt simpel, ist aber hochkomplex“, sagt Wurm. Je nach Anwendungszweck werden die Zellen gewickelt oder gestapelt. Für die Hülle kommen mal harte Gehäuse, mal flexible Verbundmaterialien wie spezielle Folien für sogenannte Pouch-Zellen zum Einsatz. Es gibt verschiedene Elektrolyte mit unterschiedlichen Leitsalzen und Lösungsmitteln. Selbst die Herstellungsmethode der Kupferfolie hat einen Effekt.

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Mein Herz hat sich mal wieder für die Batterie entschieden.

Calin Wurm, Leiter des Batterie-Anwendungslabors der SGL Carbon in Meitingen und Head of Technical Marketing im Produktsegment Battery Solutions

Wurm weiß aus eigener Erfahrung, dass die unzähligen Wechselwirkungen eine riesige Herausforderung für die Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien sind. Als er den Graphit für Batterien noch selbst verbaute, erlebte er immer wieder, wie das Material in verschiedenen Batterietypen in der Praxis oft unterschiedliche Leistungsparameter und Lebensdauern aufwies. „Graphit ist halt nicht gleich Graphit“, weiß er nur zu gut. „Die Kunst ist es, vorab zu wissen, welcher Graphit am besten zum speziellen Zelldesign passt“, erklärt Wurm. 

Investition in die Graphitforschung

Genau hierzu will auch die SGL über das Anwendungslabor zukünftig passende Services anbieten. Anstatt ein, zwei oder drei Standardmaterialien im Repertoire zu haben, setzt die SGL Carbon künftig stärker auf maßgeschneiderte Batteriegraphite. „Wir wollen dahin kommen, dass wir dem Kunden genau das verkaufen können, was er braucht“, sagt Wurm. „Unser Vorteil ist dabei, dass wir genau wissen, wie welcher Graphit hergestellt wird und welche Eigenschaften er mitbringt. Jetzt geht es darum, dieses Wissen noch stärker für die Konzeption der Batterie zu nutzen.“

Mit dieser Expertise eröffnet sich noch ein weiterer Nutzen. Batteriehersteller testen die Materialien ihrer Lieferanten oft in eigenen Laboren. Das ist teuer, aufwendig und dauert einige Zeit. „Mit der angesammelten Expertise und unserem Wissen können wir solche Tests hier viel effektiver, genauer und schneller für den Kunden durchführen“, sagt Wurm. Die Strategie für das neue Batterielabor setzt den Ansatz der neuen SGL perfekt um. „Die Kundenorientierung steht auch in unserem Graphitanodengeschäft jetzt noch stärker im Mittelpunkt“, sagt Dr. Peter Roschger, Leiter des Produktsegments Battery Solutions. „Auch hier entwickeln wir uns konsequent vom Materiallieferanten zum Lösungsanbieter.“

Schichten, die die Welt bedeuten

Ob Elektroauto, Smartphone oder Laptop: Meistens sind es Lithium-Ionen-Akkus, die den Strom liefern. In unserer Infografik erklären wir, wie Lithium-Ionen-Batterien funktionieren:

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Um diesen Weg erfolgreich zu gehen, hat die SGL Carbon bereits weiter investiert. Die Produktion von Graphit in Polen und den USA wurde aufgerüstet, das Labor in Meitingen wird erweitert. In Meitingen wird Wurm auch das nötige Personal für das neue Labor aufbauen. Zusammen mit den Vertriebs- und Produktionskollegen wird nun an der gemeinsamen Vision gearbeitet. 

In einem der Laborräume, die für die Umsetzung dieser Vision mitentscheidend sind, blinken Hunderte Lämpchen durcheinander. Dutzende Kabel winden sich durch den Raum, und auf einem breiten Bildschirm steigt eine Kurve in die Höhe. In den sogenannten Zyklisierern kommen die Prototypen aus dem Labor in hundertfacher Ausführung auf den Teststand. Nur so können statistisch valide Ergebnisse entstehen. Als Wurm den Raum betritt, schließt er schnell die Tür hinter sich. „Wenn sich hier die Temperatur ändert, verfälscht das unsere Ergebnisse“, sagt er. Lithium-Ionen-Batterien sind empfindliche Bauteile. Da sollen ein paar Grad zu viel die Batterierevolution in Meitingen nicht stören.

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Calin Wurm im Batterie-Anwendungslabor der SGL Carbon in Meitingen
Calin Wurm
Leiter des Batterie-Anwendungslabors der SGL Carbon in Meitingen und Head of Technical Marketing im Produktsegment Battery Solutions

Telefon: +49 8271 83-2684
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