- Sicherer, leichter, effizienter und 25 % höhere Reichweite im ersten Fahrzeug: Die Festkörperzellchemie bedeutet höhere Energiedichte und Gewichtsreduktion bei verbesserter Fahreffizienz und Zell-Sicherheit.
- Mercedes-Benz hat zusammen mit Mercedes AMG High Performance Powertrains (HPP) mit Sitz in Brixworth, UK, ein neues und innovatives Festkörperbatterie-Pack entwickelt und patentiert.
- Mercedes-Benz integrierte die Festkörperbatterie mit Zellen des US-amerikanischen Marktführers von Festkörperbatterien Factorial Energy in einen leicht modifizierten EQS.
- Straßentests mit der neuen Festkörperbatterie in einem EQS-Testfahrzeug mit über 1.000 km Reichweite sind im Februar 2025 gestartet.
Mercedes-Benz Ingenieure aus dem Pkw-Bereich und dem Motorsport haben mit den Zellingenieuren von Factorial zusammengearbeitet, um ein völlig neues Testprogramm für Festkörperbatterien zu entwickeln. Das hat den ersten von einer Lithium-Metall-Festkörperbatterie angetriebenen Pkw auf die Straße gebracht. 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. Es hört sich dabei so an, als basiert der EQS Limousinen-Testträger noch auf der EVA2 Plattform mit 400 Volt mit den Siemens Valeo Antrieben.
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 (derzeite NMC Akkus haben 230-250 Wh/kg) 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.
Zusammen mit den Motorsportexperten von HPP hat das Mercedes-Benz Kompetenzzentrum für Batteriesysteme den Prototyp einer Festkörperbatterie mit Zellen von Factorial entwickelt. Durch die Integration in einen Pkw sind nun damit auch Straßentests möglich. 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.
Bisher war bei den Feststoffbatterien das Ausdehen während des Ladevorgangs immer das Problem. Da es keinen flüssigen Elektrolyten gibt, kam es oft zu Brüchen in der Batteriezelle und der Strom konnte nicht mehr fließen. Factorial hat nun dieses Problem nocht nicht gelöst, sondern Mercedes hat ein adaptives Batteriegehäuse um die Batteriezellen entwickelt.
Die Festkörperbatterie in einem auf dem EQS basierenden Fahrzeug ermöglicht eine bis zu 25% höhere Reichweite. Dabei ist das Gewicht und die Größe vergleichbar zu der Standard-Batterie eines EQS. Weitere Gewichts- und Energieeffizienz wird durch eine passive Batteriekühlung erreicht. Die aktuellen Batterien für Mercedes EQ Fahrzeuge sind aktiv gekühlt. Im Batteriegehäuse sind Kühlplatten integriert, die mit Kühlflüssigkeit durchströmt werdne. 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+ bereits eine Reichweite von 822 km. Durch die Umstellung von EVA2 auf EVA2M auf die E-Maschine mit dem 2-Ganggetriebe von Mercedes sowie der SiC Leistungselektronik könnte die Reichweite ca. um 5% auf 860 km steigen (die Technik wird Anfang 2026 im EQS Facelift eingeführt).
Man kann davon ausgehen, dass der Energiegehalt dieser Ferstkörperbatterie um die 140-150 kWh beträgt.
Der Serieneinsatz wird für Ende des Jahrzehnts erwartet.
2028 feiert die neue elektrische S-Klasse ihr Debüt. Es wäre denkbar, dass sie im weiteren Verlauf ihres Lifecycles diese Festkörperbatterie optional erhält.
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.
