Pkw- und Formel-1-Ingenieure bündeln ihre Kräfte, um Festkörperbatterien in Straßentests zu erproben

Autor: Redaktion

Straßentests mit der neuen Festkörperbatterie in einem EQS-Testfahrzeug mit über 1.000 km Reichweite sind im Februar 2025 gestartet.

Mercedes-Benz Ingenieure von der Straße und der Rennstrecke haben mit den Zellingenieuren von Factorial zusammengearbeitet, um ein völlig neues Testprogramm für Festkörperbatterien zu entwickeln, das den ersten von einer Lithium-Metall-Festkörperbatterie angetriebenen Pkw auf die Straße gebracht hat.  Mercedes AMG High Performance Powertrains (HPP), eine 100%ige Tochtergesellschaft der Mercedes-Benz Group, die sich auf branchenführende Formel-1-Technologien spezialisiert hat, und das Mercedes-Benz Kompetenzzentrum für Batteriesysteme haben dafür ein völlig neues und innovatives Batteriesystem entwickelt. Neben Spitzenleistung auf der Rennstrecke ist HPP in der Lage, Formel-1- Technologien und -Know-how schnell in Hochleistungsautomobilprojekte zu übertragen.

Nach intensiven Tests auf verschiedenen Prüfständen wurde der Prototyp der Festkörperbatterie Ende 2024 in einen EQS integriert. Das vollelektrische Fahrzeug von Mercedes-Benz wurde mit allen notwendigen Zubehörteilen ausgestattet und leicht modifiziert, um die Festkörperbatterie aufzunehmen. Die ersten Labortests am Fahrzeug wurden bereits Ende 2024 in Stuttgart durchgeführt. Dies geschah in Vorbereitung auf die Straßentests, die im Februar 2025 gestartet sind.

Die Entwicklung einer Festkörperbatterie im Automobilmaßstab unterstreicht unser Engagement für Innovation und Nachhaltigkeit. Wir freuen uns daher, bekannt zu geben, dass wir mit einem Prototypfahrzeug, das mit dieser fortschrittlichen Technologie ausgestattet ist, Straßentests begonnen haben. Dies wird uns wichtige Erkenntnisse für eine mögliche Serienintegration dieser hochmodernen Batterietechnologie liefern.
Markus Schäfer, Mitglied des Vorstands der Mercedes‑Benz Group AG. Chief Technology Officer, Entwicklung und Einkauf

Die Technologie

Festkörperbatterien sind eine vielversprechende Technologie in der Elektromobilität. Sie verwenden anstelle eines flüssigen einen festen Elektrolyten. Dies erhöht die Zellsicherheit und ermöglicht die Verwendung neuer Anoden wie Lithium-Metall, die herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen deutlich übertreffen. Sie ermöglichen auch höhere Energiedichten in Kombination mit einer Lithium-Metall-Anode. Die Festkörpertechnologie hat das Potenzial, die gravimetrische Energiedichte für Fahrzeugbatterien auf bis zu 450 Wh/kg auf Zellebene zu erhöhen und damit die Reichweite zu steigern. Die gravimetrische Energiedichte bezieht sich auf die Energiemenge, die in einer Batteriezelle pro Masseneinheit gespeichert ist. Diese Kennzahl ist entscheidend für die Bewertung der Effizienz und Leistung von Batteriezellen, insbesondere in Anwendungen, bei denen das Gewicht eine kritische Rolle spielt, wie bei Elektrofahrzeugen. Die Festkörperbatterietechnologie reduziert das Batteriegewicht und verbessert gleichzeitig die Zellsicherheit.

Der Hersteller, der erfolgreich Lithium-Metall-Festkörperbatterien in eine Serienfahrzeugplattform integriert, setzt einen historischen Meilenstein in der Elektromobilität. Dieser Durchbruch zeigt, dass die Festkörperbatterietechnologie über das Labor hinaus in die reale Anwendung gelangt ist und einen neuen Maßstab für die gesamte Automobilindustrie setzt. Unsere Zusammenarbeit mit Mercedes-Benz beweist, dass die Zukunft der Elektrofahrzeuge nicht nur eine Vision ist, sondern eine Realität, die wir heute liefern.
Siyu Huang, CEO und Mitbegründerin von Factorial Energy

In Zusammenarbeit mit den Motorsportexperten von HPP hat das Mercedes-Benz Kompetenzzentrum für Batteriesysteme den Prototyp einer Festkörperbatterie mit Zellen von Factorial entwickelt, der in ein Auto integriert und auf der Straße getestet werden kann. Die Festkörperbatterie von Mercedes-Benz verfügt über einen innovativen, schwimmend gelagerten Zellträger, für den bereits ein Patent erteilt wurde. Wenn die Batterie geladen wird, dehnen sich die Materialien aus, und wenn sie entladen wird, ziehen sie sich zusammen.  Die Volumenänderung in Festkörperzellen bezieht sich auf die Ausdehnung und Kontraktion der Materialien innerhalb der Batterie während des Ladens und Entladens. Um die Zellen während dieser Volumenänderungen zu unterstützen, ist die Festkörperbatterie von Mercedes-Benz mit pneumatischen Aktuatoren ausgestattet, die auf die Änderung des Zellvolumens während des Ladens und Entladens reagieren, was die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinflusst.

Die Festkörperbatterie im auf einem EQS basierenden Fahrzeug ermöglicht eine bis zu 25 % höhere Reichweite verglichen mit dem gleichen Batteriegewicht und Batteriegröße einer entsprechenden Standard-Batterie für den EQS. Weitere Gewichts- und Energieeffizienz wird durch eine passive Batteriekühlung erreicht. Für das Entwicklungsfahrzeug wird eine Reichweite von über 1.000 km erwartet. Zum Vergleich: Mit einer Batteriekapazität von 118 kWh bietet der aktuelle EQS 450+ (Energieverbrauch kombiniert: 19,9 – 16,3 kWh/100 km | CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km | CO₂-Klasse: A)1 bereits eine Reichweite von über 800 km.

In den nächsten Monaten wird Mercedes-Benz die Festkörperbatterie und ihre Gesamtleistung in einem Elektrofahrzeug mit umfangreichen Labor- und Straßentests weiter prüfen.

Mercedes-Benz hat sich 2021 mit Factorial zusammengeschlossen, um eine neue Generation von Batterietechnologien zu entwickeln. Im Sommer 2024 lieferte Factorial Lithium-Metall- Festkörperbatteriezellen mit den firmeneigenen FEST® (Factorial Electrolyte System Technology) Festkörperplattformen an Mercedes-Benz, was die erste B-Muster-Lieferung von Lithium-Metall- Festkörperbatterien an einen globalen OEM markierte.