While electric vehicles (EV) are widely viewed as a scalable green mobility solution, running on batteries may pose an impact on the environment as battery retirement concerns arise. New innovations are emerging across the battery value chain from raw materials and cell components to battery management and sustainability. Governments and companies worldwide are participating in battery recycling efforts to ease battery material demand and alleviate supply chain concerns. As EV adoption continues to scale, regulators are drafting new laws for battery waste management. Read more here:

1. Vertex Perspektive | E-Mobilität
5-teilige Serie zur E-Mobilität​
Für weitere Informationen senden Sie und eine
E-Mail an: communications@vertexholdings.com
Batterie-Recycling &
Leistungselektronik​

2. Derzeit landen ausgemusterte Batterien in Recyclinganlagen,
in der Zweitverwertung oder in Entsorgungsanlagen​
Gewinnung seltener Materialien aus
ausgedienten Batterien zur Herstellung
neuer Batterien​
Wiederverwendung ausgedienter Batterien​
Second-Life-Anwendung​
Angemessene Entsorgung ausgedienter
Batterien zur Minimierung der
Umweltauswirkungen​
Entsorgungseinrichtungen​
Recycling-Einrichtungen​
BATTERIERECYCLING UND LEISTUNGSELEKTRONIK |​

3. 03
01
Batterie-
Recycling und
Second-Life-
Anwendungen
sind neue
Alternativen​
Ermöglichung der
Lokalisierung und einer
zirkulären Lieferkette ​
Verwaltung grosser Mengen
ausgemusterter EV-Batterien ​
Bereitstellung einer
umweltfreundlichen Option​
02
Diese Alternativen können die Probleme
in der Lieferkette und bei der
Ausmusterung von Batterien verringern.​
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4. Die Herstellung von Altbatterien und Batterien für
Zweitanwendungen ist ineffizient, kostspielig und schwierig​
Recycling von Altbatterien​ Second-Life-Anwendung​
Weniger als 50 % der Hauptbestandteile der Batterien
(d.h. Nickel und Kobalt) werden zurückgewonnen​
Unterschiedliche Grössen und chemische Zusammensetzungen der
Batteriezellen erschweren den Produktionsprozess zusätzlich​
Der harte Wettbewerb auf dem Markt und die
Flexibilität, unterschiedliche Zellchemien, -
formen und -grössen anbieten zu können, haben
die Kosten für die Rückgewinnung ausgedienter
Batterien erhöht.​
Batteriezerlegung​
Prüfung,
Klassifizierung und
Anpassung von
Batteriezellen
Wideraufbau
des Gehäuses
Wiederzusammenbau der
wiederverwendeten Batterie
vor dem Verkauf​
Integration von Zellen mit
Wechselrichter-Software​
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5. Wachsendes
Interesse der
Automobilindus
trie an Second-
Life-Batterien​
Automobilhersteller und Start-ups
suchen nach Möglichkeiten, Batterien
wiederzuverwenden.
Die Renault-Gruppe bringt stationäre Energiespeichersysteme auf den Markt,
die aus alten EV-Batterien hergestellt werden.​
Audi arbeitet mit dem deutsch-indischen Start-up Nunam zusammen, um
gebrauchte e-tron-Batteriemodule in Solar-Nanogitter umzuwandeln.​
Nissan Motor verwendet alte Leaf-Batterien für den Betrieb von automatisierten
Führungsfahrzeugen (AGVs) in seinen Produktionsstätten. ​
Die Batterien von Lucid Motors können in seinen EV- und
Energiespeicherprodukten verwendet werden, so dass sie für industrielle und
private Anwendungen wiederverwendet werden können.
Das BMW i3 Modell verwendet ein "Plug-and-Play"-Konzept, so dass sie leicht
entfernt und in Second-Life-Anwendungen eingesetzt werden können.​
BYD hat sich mit einem chinesischen Start-up und dem japanischen
Handelsunternehmen Itochu zusammengetan, um alte EV-Batterien in
Stromspeicher für erneuerbare Energien und Fabriken umzuwandeln.
Quellen: Renault, Audi, SlashGear, TechCrunch, Nikkei Asia
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6. Redwood nutzt die Restenergie in den Batterien, um
den Recyclingprozess voranzutreiben. Das
verbleibende Material wird dann zur
Rückgewinnung einzelner Verbindungen verwendet.​
Neue Innovationen entstehen, um das
Batterierecycling in grossem Massstab
zu kommerzialisieren​
XProEM hat die Solid-State Subtractive Metallurgy
(S3M) patentiert - ein anderer Ansatz der
Pyrometallurgie, welcher umweltfreundlicher zu sein
verspricht.
Quellen: Mtaiq, Xproem
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7. Regierungen und Unternehmen beteiligen sich an
Bemühungen zum Batterierecycling ​
Quellen: Reuters, SCMP, Europarl, BCG Analysis
REGIERUNGEN​
Der US-EV-Plan sieht
Batterierecycling vor, um die
Abhängigkeit von Minen aus
verbündeten Ländern zu
verringern​
Auf China entfallen 77 % der
Recyclingkapazitäten für EV-
Batterien in Asien​
Die EU-Batterierichtlinie legt
spezielle Rücknahme- und
Recyclinganforderungen für
Elektroauto-Batterien fest​
&
EV-BATTERIE-
RECYCLER
Hersteller von Lithium-Ionen-Zellen und -Zellen-Komponenten​
Automobil-OEMs
Nissan und Suzuki beteiligten sich über Joint Ventures am Batterierecycling.​
Independent Recyclers
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8. Bis 2030 werden 70% aller Autoverkäufe
in China auf Elektrofahrzeuge entfallen
Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen auf der ganzen Welt
erlassen die Behörden neue Gesetze für die Entsorgung von Batterieabfällen​
6,5 Millionen Haushalte
planen den Kauf eines
Elektrofahrzeugs bis 2030​
Einige Länder bereiten sich auf die Elektrifizierung ihrer
Netze vor, was die Nachfrage nach Batterien ansteigen lässt​
Bis 2030 sollen 18,7
Millionen Elektrofahrzeuge
verkauft werden ​
Regulierungsbehörden diskutieren über Gesetze zur erweiterten
Herstellerverantwortung (EPR) für EV-Batterien​
Regulierung der Wiederverwendung von
EV-Batterien zur Sicherstellung einer
nachhaltigen Produktion von EV-Batterien​
Der District of Columbia hat das erste
Gesetz zur Herstellerverantwortung für
Batterien verabschiedet​
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9. Cell components
USD
11Mrd.
8.3%
USD
36Mrd.
Innovationen in der Batteriewertschöpfungskette​
Unternehmen und Start-ups entwickeln Lösungen für verschiedene Stufen der Wertschöpfungskette​
SES ist ein Portfolio-Unternehmen von
Vertex Ventures China Quellen: Interclation Station
ROHSTOFFE​ BATTERIEMANAGEMENT​ NACHHALTIGKEIT​
ZELLBESTANDTEILE​
Extraktion, Verarbeitung​ Elektrolyt, Elektrode​ KI, BMS, Leistungselektronik Recycling, Wiederverwendung​
8.3%
USD
38Mrd.
4.9%
11.9%
USD
172Mrd.
6.1%
CAGR​
2020-2027​
CAGR​
2021-2026​
CAGR​
2020-2025​
CAGR​
2020-2025​
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10. Leistungselektronik produziert Technologien der nächsten
Generation im Bereich des Batteriemanagements
Daher sind Wide Band-Gap (WBG)-Halbleiter auf dem Vormarsch:​
Silizium-Isolierschicht-Bipolartransistoren (Si IGBTs) sind die in der Leistungselektronik vorherrschenden
Halbleiter, die jedoch aufgrund ihrer Eigenschaften nicht ideal sind:
Begrenzte
Konvertierungsgeschwindigkeit​
Niedrige Leitungsverluste​ Teure Wärmemanagementmassnahmen
Siliziumkarbid (SiC)​
für Hochspannungs-/
Leistungsanwendungen
Galliumnitrid (GaN) ​
für niedrigere Spannungen
und Leistung
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11. SiC senkt die Gesamtkosten und verbessert die Leistung, während
GaN mehrere Anwendungen im mittleren Leistungsbereich bietet
Der Ersatz von Si-IGBTs durch SiCs kann die
Produktionskosten eines Elektrofahrzeugs potenziell um
2.000 USD senken.
VERBESSERTE LEISTUNG​
Silliziumkarbid (SiC)​
Das Tesla Model S Plaid beschleunigt in 2,1 Sekunden auf 100
km/h und ist damit das am schnellsten beschleunigende
Serienfahrzeug der Welt.
Der Hyundai IONIQ 5 kann aufgrund der zusätzlichen Effizienz
von SiC in 18 Minuten bis zu 80 % seiner vollen Leistung
aufladen.
TIEFERE KOSTEN​
Galliumnitrid​(GaN)
Er wird in zahlreichen Anwendungen im mittleren Leistungsbereich
eingesetzt und findet in autonomen Fahrzeugen (AV) breitere
Anwendung.​
Kabelloses Aufladen​ Stromversorgung​
LiDAR​ Fotovoltaik​
Audio-Verstärker DC-DC-Wandler EV/ HEV​
UPS
Quellen: Avnet, Inside EVs
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12. Automobilhersteller
gehen
Partnerschaften mit
Zulieferern ein und
wechseln zu WBG-
Halbleitern
Mit der Einführung des Model 3 im Jahr 2018 war Tesla das erste
Unternehmen, das SiC-Halbleiter in sein internes
Wechselrichterdesign integrierte.
Die Renault-Gruppe und STMicroelectronics haben sich auf die
Lieferung von SiC- und GaN-Produkten für New-Energy-Vehicles
von 2026 bis 2030 geeinigt.
Hyundai Motor Company hat bei Vitesco Technologies (Deutschland)
800-V-SiC-Wechselrichter in Auftrag gegeben.
BYD kündigte an, dass es bis 2023 die Si IGBTs vollständig durch SiC-
Leistungshalbleiter für Kraftfahrzeuge ersetzen wird.
In den Prototyp von Lotus Ejiva sind SiC-Wechselrichter von Integral
Powertrain Ltd. integriert.
Quellen: IDTechEx, Renault, Vitesco, Gasgoo, Integral Powertrain
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13. Starker globaler Wettbewerb unter den
WBG-Halbleiterunternehmen​
GALLIUMNITRID​
&
SILIZIUMKARBID​
Wolfspeed Inc, das grösste reine SiC-
Unternehmen, kündigte für 2020
Investitionen in Höhe von 1 Mrd. USD
an, um seine Produktionskapazitäten
zu erweitern.​
Tongguang Crystal ist das erste
Unternehmen in China, das die
Massenproduktion von SiC-
Einkristallsubstraten der dritten
Generation erreicht hat.​
STMicroelectronics hat im Februar
2019 den schwedischen SiC-Wafer-
Hersteller Norstel für 137,5 Mio.
USD übernommen.​
Start-ups wie Odyssey Semiconductor und VisIC
Technologies entwickeln Hochspannungsschalter und -
module.​
Ausgereifte Start-ups wie GaN Systems und
Navitas Semiconductor verwenden
Leistungsschaltkomponenten, die bei
Produktzerlegungen identifiziert wurden.
Quellen: Wolfspeed, SMM News, ST Microelectronics, Odyssey Semi-conductors, Visic, Forbes
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14. 01
02
03
SECOND-LIFE-ANWENDUNG​
TECHNOLOGIEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK​
Possible applications for
second-life batteries include
solar or wind power storage
Zusammengefasst...
Die Automobilhersteller beginnen Batterierecycling einzuführen, um die Nachfrage nach
knappen Batteriematerialien zu verringern und die Probleme in der Lieferkette zu entschärfen.
BATTERIERECYCLING​
Um den Abfall von ausgedienten Batterien besser zu entsorgen, suchen Autohersteller und
Batterieproduzenten nach Möglichkeiten, ausgediente Batteriezellen wiederzuverwenden. ​
Heute werden überwiegend Si-IGBT-Halbleiter verwendet, die hohe Kosten und einen geringen Wirkungsgrad haben.
WBG-Halbleiter gewinnen aufgrund ihrer niedrigen Kosten und hohen Leistungseffizienz an Zugkraft.​
GALLIUM
NITRID
SILIZIUM
KARBID​
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15. In Teil IV unserer fünfteiligen Serie stellen wir Ihnen die Ladeverfahren für Elektrofahrzeuge vor
und gehen auf die Ladetechnologien ein. Von der Erkundung der verschiedenen Lademethoden
bis hin zum Verständnis der Vorteile, die sie mit sich bringen. Erfahren Sie, wie Betreiber von
Ladestationen, Flottenmanager, Verbraucher und Unternehmen von einer vernetzten
Ladeinfrastruktur profitieren können. ​
Was ist das Laden eines EV?​
EV-Laden & die nächste Front
C O M I N G U P N E X T . . .
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