Tesla: Welche Batteriezellen stecken in welchem Modell?

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25. Mai 2022 

Tesla ist der größte Elektroautohersteller der Welt, und mancher fragt sich, ob ein spezieller Batterietyp den US-Hersteller so erfolgreich macht.

Doch das Geheimnis der Marke scheint weniger in einer bestimmten Batterietechnologie zu liegen, als in der Herangehensweise: Elon Musk ist sehr pragmatisch und reagiert flexibel auf neue Entwicklungen, und zwar bei der Form der Batterien, bei der Chemie und bei den Lieferanten.

Formfaktor: 1865, 2170, 4680 und prismatisch

Beim Start von Teslas erstem Elektroauto, dem ersten Tesla Roadster, gab es in Sachen Batteriezellen keine große Auswahl. Die zylindrischen Batteriezellen des Typs 1865 (mit 18 mm Durchmesser und 65 mm Höhe) gab es in großen Mengen und konstanter Qualität.  Elon Musk ging den pragmatischen Weg und nutzte diese Zellen. Mit leichten Anpassungen kamen sie im Roadster und später in Model S und Model X zum Einsatz. Sie werden auch heute noch verwendet, in den jüngst überarbeiteten Versionen von Model S und X. Hauptlieferant ist Panasonic.

Später tendierte Tesla zu größeren Batteriezellen, denn Zellen mit mehr Speicherkapazität führen zu einer geringeren Anzahl von Zellen, was den Aufbau der Batterie vereinfacht. So kam die zylindrische Zelle des Typs 2170 in großen Stückzahlen für das Model 3 und Model Y sowie für die stationären Energiespeicher von Tesla zum Einsatz.

Der Typ 2170 wurde zunächst von Panasonic in der Tesla Gigafactory 1 in Nevada produziert (derzeit etwa 38-39 GWh/Jahr). In den letzten Jahren liefert auch LG Energy Solution solche Zellen. Sie werden in China produziert, hauptsächlich für die Tesla Gigafactory in Shanghai.

Das neueste zylindrische Zellformat ist der Typ 4680 und kam erst 2022 auf den Markt. Die Zelle ist fünfmal so groß wie der Typ 2170. Das ermöglicht zwar weitere Optimierungen, erschwert aber die Herstellung der Zellen. Daher entwickelt und produziert Tesla die Zellen nun auch in Eigenregie – in Kalifornien und in Texas. Jüngst bat Tesla auch Panasonic, seine Bemühungen in Sachen 4680-Zellen zu verstärken, wie InsideEVs.com meldete.

Neben den zylindrischen Typen 1865, 2170 und 4680 verwendet Tesla noch einen vierten Zelltyp: die prismatischen LFP-Zellen von CATL. Fast die Hälfte aller Tesla-Fahrzeuge hatte im ersten Quartal 2022 diese prismatischen Zellen. Sie kommen für die Tesla-Einstiegsmodelle zum Einsatz.

  • Typ 1865: Roadster (Original), Model S, Model X
  • Typ 2170:  Model 3, Model Y
  • Typ 4680:  Model Y aus Texas (in Zukunft auch Model Y aus Deutschland und neue Modelle)
  • prismatische LFP-Zellen: Einstiegsversion des Model 3 und Y

Chemie: NCA, NCM und LFP

Alle Batterien von Tesla sind Lithium-Ionen-Akkus, aber für die Kathode werden verschiedene Chemien eingesetzt, und zwar die folgenden drei Typen:

  • Nickel-Cobalt-Aluminium (NCA)
  • Nickel-Cobalt-Mangan (NCM)
  • Lithium-Eisenphosphat (LFP)

NCA und NCM sorgen für hohe Energiedichte; damit sind diese Kathodenarten für die Long-Range-Versionen prädestiniert. NCA wird in den Panasonic-Zellen vom Typ 1865 und 2170 verwendet, NCM in den 2170-Zellen von LG Energy Solution.

LFP-Zellen bieten geringere Energiedichten, doch dafür sind sie günstiger – weil hier weder Nickel noch Cobalt benötigt werden. So eignet sich die prismatischen LFP-Zellen von CATL  perfekt für Einstiegsmodelle und Energiespeichersysteme.

“Tesla wird weiterhin eine diversifizierte Kathodenstrategie für LFP-, nickel- und manganreiche Kathoden vorantreiben, um verschiedene Marktsegmente für Fahrzeug- und Energiespeicherprodukte anzusprechen und künftige Flexibilität auf der Grundlage von Rohstoffverfügbarkeit und Preisgestaltung zu bieten.” (2021 Impact Report)

Tesla versucht, bei den NCA- und NCM-Batterien den Gehalt an Nickel und Cobalt zu verringern, was die Kosten senken und die Energiedichte verbessern soll. Dennoch wird laut Tesla der Cobalt-Bedarf des Unternehmens steigen, da die Zahl der produzierten Batterien stark wachsen wird. Außerdem erhöht Cobalt die Sicherheit und Langlebigkeit der Zellen.

Batteriehersteller: Panasonic, LG, CATL – und Tesla

Lange Zeit war Panasonic der Hauptlieferant von Teslas Batterien – die Japaner lieferten Zellen des Typs 1865 und 2170 mit NCA-Chemie. Später kamen LG Energy Solution (Zellen des Typs 2170 mit NCM-Chemie) und CATL (prismatische LFP-Chemie) hinzu.

Darüber hinaus hat Tesla eine eigene Batterieproduktion gestartet. Gefertigt werden Zellen des Typs 4680 mit unbekannter Chemie, aber wohl hoher Energiedichte. Im Januar stellte Tesla seine millionste 4680 Zelle her. Das klingt viel, aber ein Elektroauto braucht bis zu 1.000 solcher Zellen.

Bei den Batterie-Lieferanten sorgt Tesla also für eine zunehmende Diversifizierung:

  • Panasonic:
    – Japan: 1865-Zellen mit NCA-Chemie (für Model S/Model X)
    – USA (Gigafactory 1 in Nevada): 2170-Zellen mit NCA-Chemie (für Model 3/Model Y aus Kalifornien)
  • LG Energy Solution:
    – China: 2170-Zellen mit NCM-Chemie (für Model 3/Y aus China und Model Y aus Deutschland)
  • CATL:
    . China: prismatische LFP-Zellen (für Basisversionen von Model 3/Y weltweit)
  • Tesla:
    – Kalifornien und Texas: 4680-Zellen, unbekannte Chemie (für Model Y aus Texas)

Alles in allem nutzt Tesla immer wieder neue Zelltypen und Chemien, diversifiziert zudem die Lieferanten. Dennoch gibt man nicht die bewährten Lösungen nicht auf, die parallel genutzt werden. Wie schnell und erfolgreich die neuen 4680er-Batterien starten werden, müssen wir abwarten.

Quelle:Tesla: Welche Batteriezellen stecken in welchem Modell? (insideevs.de)