E-Lyte eröffnet Elektrolyt-Werk: „Wir steigern uns um den Faktor 1.000.“

Mit seiner neuen Anlage in Kaiserslautern wagt E-Lyte endgültig den Schritt aus dem Labor in die Serienherstellung – mit 8.000 bis 20.000 Tonnen Elektrolyt pro Jahr. Zur Eröffnung hat electrive-Redakteur Sebastian Schaal mit Mitgründer und CEO Ralf Wagner über das Marktpotenzial von Elektrolyten und die jüngsten Entwicklungsschritte gesprochen. Außerdem äußert Wagner im Interview, wie seine Firma zu Feststoffakkus mit festem Elektrolyt steht.

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Am heutigen Freitag eröffnet E-Lyte als erstes deutsches Unternehmen eine Anlage für die Großproduktion von Elektrolytlösungen für Lithium-Ionen Batterien, insbesondere für den Elektroauto-Markt. Was zeichnet Ihre Anlage in Kaiserslautern aus?

Für E-Lyte ist es ein Meilenstein, weil wir vom Labor-Maßstab in die Serienproduktion skalieren. Seit  2020 produzieren wir im Labormaßstab, das sind Flaschen mit bis zu einem Kilogramm Elektrolyt. In 2022 haben wir eine Pilotlinie aufgebaut, um größere Mengen an unsere Kunden zu liefern und die Prozesse zu lernen und zu verbessern. Mit der neuen Anlage sprechen wir über 8.000 bis 20.000 Tonnen pro Jahr – Lithium-Ionen-Elektrolyt, Natrium-Ionen-Elektrolyt und auch Elektrolyt für Superkondensatoren. Wenn es im Labor extrem gut lief, kamen wir auf vielleicht neun Tonnen im Jahr. Wir steigern uns also um den Faktor 1.000. Damit haben wir nun auch die Möglichkeit, unsere Kunden in deren Skalierungsschritten zu Gigafactories zu begleiten.

Sie wollen direkt die ganz Großen der Batteriebranche beliefern – also PowerCo, ACC, Northvolt und Co.?

Früher wurden wir als Technologie-Startup angesehen, das mit seinem Fachwissen Innovationen und Entwicklungsarbeit in Partnerschaften beisteuern konnte, aber noch nicht die Skalierungsmöglichkeiten im Bereich der Produktion hatte. Dank unseres hocheffizienten Prozesses sind wir nun aber in der Lage, neben der Technologiepartnerschaft unsere Kunden auch im Tonnenmaßstab die entwickelten Elektrolyte zur Verfügung zu stellen. Bei den asiatischen Zellherstellern, die in Europa produzieren, ist das schwieriger, weil die meist ihre Lieferanten aus den Heimatmärkten mitbringen. Die neuen, europäischen Player wollen aber eine möglichst lokale Lieferkette – da kommen wir ins Spiel.

Sie arbeiten in Kaiserslautern mit ihrem Anteilseigner Fuchs Lubricants Germany zusammen, einem Hersteller von Schmierstoffen. Natürlich ist auch bei Elektroautos die passende Schmierung wichtig, aber eher bei den mechanischen Komponenten des Antriebs, nicht in der Batteriezelle. Welche Vorteile bringt Fuchs für E-Lyte?

FUCHS ist im Mai 2022 bei der E-Lyte eingestiegen. Für uns aus Münster war es ein Glücksfall, dass es am FUCHS-Standort in Kaiserslautern eine verfügbare Halle in einem existierenden, hochmodernen Chemiebetrieb gab. In Kaiserslautern hat FUCHS sein „Spezialitätengeschäft“ angesiedelt, wo zum Beispiel Hochleistungsschmierfette für die Lebensmittelindustrie hergestellt werden. Daher passen auch unsere Elektrolyte in das „Spezialitäten-Portfolio“ von FUCHS in Kaiserslautern. Die Ähnlichkeiten in der Produktion sind dabei größer, als man von außen denkt.

Also gehen die Synergien über eine zufällig verfügbare Halle hinaus?

Genau, auch der Herstellungsprozess von Schmierstoffen ist hauptsächlich ein Mischprozess. Bei Elektrolyten ist das ähnlich, aber etwas komplexer, weil wir in unserem geschlossenen System Wasser ausschließen müssen – Wasser ist der Feind der Lithium-Ionen-Batterie. Wir konnten dennoch auf die etablierten Anlagenhersteller zurückgreifen, auf die FUCHS seit mehreren Jahren vertraut. Wir im Gründerteam sind Chemie-Spezialisten, die maßgeschneiderte Elektrolyte formulieren können, kannten uns aber nicht in der globalen Beschaffung aus oder waren keine Experten darin, Chemie-Anlagen im Tausend-Tonnen-Maßstab zu planen und zu betreiben.

Und da kam dann FUCHS ins Spiel?

Ich gebe ein Beispiel: Als FUCHS eingestiegen ist, war gerade die Hochzeit der Corona-Pandemie: Dies hat den Aufbau einer internationalen Supply-Chain enorm erschwert. FUCHS konnte uns durch den globalen Footprint dabei unterstützen, auch in dieser schwierigen Phase eine zuverlässige und resiliente globale Supply-Chain aufzubauen. FUCHS hat uns also weit mehr als die Halle gebracht, FUCHS ist ein strategischer Partner, auch für das weitere Wachstum.

Soll das Wachstum in Europa stattfinden? Hier stagniert der Markt gerade.

Wir evaluieren aktuell auch eine Expansion nach Nordamerika. Auch hier bauen wir auf den globalen Footprint der FUCHS Gruppe. Viele der europäischen Zellhersteller bauen auch Werke in Nordamerika – das macht es natürlich für uns und die Zellhersteller sehr attraktiv. Und die Ausschreibungen sind so formuliert, dass der präferierte Lieferant für Europa auch gute Karten hat, in Nordamerika zu liefern – wenn er es kann.

Wie kann man sich die Produktion von Elektrolyten vorstellen? Einen großen Mixer, alle Rohstoffe vermischen und fertig? Dann einmal reinigen und die nächste Kunden-Mischung wird angerührt?

Im Prinzip wird ein Cocktail zubereitet. Man gibt die einzelnen Bestandteile unter kontrollierten Bedingungen ein. Ein wichtiger Punkt ist aber: Beim Lösen der Salze wird Energie frei, hier muss man diese Energie gezielt abführen. Darauf haben wir bei unserem Prozess sehr stark geachtet, um ein hochwertiges Produkt zu bekommen. Wenn man nicht passend kühlt, zersetzt sich das Produkt teilweise schon bei der Formulierung – die Neben-Reaktionen führen zu unerwünschten Eigenschaften.

Was macht den Prozess von E-Lyte so besonders?

Wir haben im Vorfeld den Stand der Technik im Elektrolytmarkt genau analysiert. Daher können wir mit hoher Wahrscheinlichkeit sagen, dass unser Prozess hoch innovativ ist und viele Vorteile mit sich bringt. In herkömmlichen Anlagen werden im Prinzip von Hand säckeweise Salze und Chemikalien in große Rührkessel eingefüllt, dies erfolgt in vielen manuellen Schritten. Das ist ineffizient und aufwändig bei der Reinigung – es entsteht viel Staub, der entfernt werden muss. Wir haben eine hochautomatisierte Anlage, in der die Rohstoffe sauber und effizient zudosiert werden können. Man muss jedes Mal, wenn man das Rezept wechselt, die Anlage mit Lösungsmitteln reinigen und mit Stickstoff spülen. Mit unserem Prozess benötigen wir viel weniger von beidem, was die Kosten und den Abfall verringert. Und dennoch produzieren wir in bester Qualität. Daher wird die Anlage auch in Deutschland durch das Umweltinnovationsprogramm gefördert.

Was ist neben der Nachhaltigkeit noch entscheidend?

Dieser „grüne“ Aspekt war geplant, ein anderer aber nicht. Unser ursprüngliches Geschäftsmodell bestand darin, individuelle und hoch-performante Elektrolyte herzustellen, um uns über Premiummärkte zu etablieren. Also bei Elektroautos etwa Supersportwagen, wo der Preis keine Rolle spielt, sondern nur die Leistung zählt. Oder Medizintechnik-Hersteller mit ganz strengen Sicherheits-Anforderungen. Wir haben aber festgestellt, dass unser Prozess so effizient ist bei den Rohstoffen und sonstigen Einsparungen, dass wir auch im Massenmarkt kompetitiv sind. Das ändert unser Business-Konzept und eröffnet uns neue Möglichkeiten: Neben dem Premiummarkt für Hochleistungselektrolyte, können wir auch die Großkunden im Automotive Segment bedienen.

E-Lyte liefert Elektrolyte „Made in Germany“. Aber woher kommen ihre Rohstoffe?

Da muss man sich nichts vormachen: Die meisten Materialien kommen nach wie vor aus Asien. Dort ist die Batterieindustrie viel größer, dort sitzen die Lieferanten. Bei einigen Komponenten kommt man an Asien nicht vorbei. Unsere Kunden wollen aber eine lokale Wertschöpfungskette. Daher arbeiten wir mit der lokalen, chemischen Industrie zusammen. Wir führen mit diesen Firmen gemeinsam Studien für neue Materialien durch, um zu evaluieren ob diese die gewünschten Eigenschaften liefern. Besteht ein Molekül die Tests, idealerweise mit Patentanmeldung, haben wir einen Chemiekonzern an der Hand, der die Verbindung im Tonnen-Maßstab herstellen und verkaufen will. Auch hier: Der Partner bringt das Know-how rund um die Produktion und Zertifizierung ein. So können wir unsere eigenen Verbindungen entwickeln und beziehen.

Zellhersteller und Autobauer betreiben eigene und zunehmend größere Entwicklungsabteilungen für Batterien. Wie konkret sind die Kundenwünsche, die an Sie herangetragen werden? Wie gehen Sie mit dem Kunden-Knowhow um und wie bringt E-Lyte die eigene Expertise ein? Sind Sie stets Entwicklungspartner oder wird es hier und da auch auf eine Art Auftragsfertigung hinauslaufen, wenn der Kunde schon ganz genau weiß, was er will?

In der Geschäftswelt gibt es beides. Manche Kunden haben die Strategie möglichst viel der Entwicklung inhouse abzubilden. Man bekommt hier das Rezept und es geht am Ende hauptsächlich um den Preis, zu denen der Elektrolyt produziert werden kann . Dann gibt es viele Zellhersteller mit der Strategie die wichtigsten Zellkomponenten in Technologiepartnerschaften zu entwickeln. Meist ist es so, dass es einen hohen Zeitdruck bei der Zellentwicklung in Europa oder in Nordamerika gibt, da wir technologisch im Vergleich zu Asien aufholen müssen. Diesem Zeitdruck kann man meist nur mit Technologiepartnerschaften gerecht werden, um schnell und effizient eine perfomantere Zelle zu entwickeln.

Wie stark unterscheiden sich solche Elektrolyte dann?

Enorm! Jeder der Kunden hat unterschiedliche Anforderungen und sie nutzen in ihren Zellen auch unterschiedliche Aktivmaterialien. Der Elektrolyt ist ein Mehr-Komponenten-System. In einer Lithium-Ionen-Batterie brauchen wir immer ein Lithiumsalz, das ist gesetzt. Oft sind es mehrere Salze, die in einer Lösungsmittel-Mischung gelöst werden – drei Lösungsmittel sind es Minimum, oft eher vier bis fünf. Dann gibt es noch die Additive. Damit können wir einige Eigenschaften gezielt anpassen. Sprich: Wir haben grob zwischen sieben und 15 Komponenten, die wir nicht nur aufeinander, sondern auch auf die Zelle des Kunden abstimmen.  

Auf Ihrer Website können potenzielle Kunden über ein Formular eine Anfrage nach ihrem Wunsch-Elektrolyten stellen. Es werden nur einige Daten zur Zellchemie, dem Format und weiteren Details wie etwa der C-Rate abgefragt. Können Sie mit so wenigen Informationen schon ein passendes Angebot machen oder ist das eher der Einstieg in vertiefende Gespräche?

Das Anfrage-Protokoll ist dafür gedacht, wenn ein Hersteller ein Problem hat, das gelöst werden muss. Wir wollen aber noch nicht sofort unser volles Knowhow offenlegen. Der Interessent schildert uns sein Problem, wir schicken ihm zum Beispiel fünf verschiedene Elektrolyte zu, die er testen kann. Eventuell folgt eine zweite Testreihe mit einer engeren Auswahl. Sieht er dann das Potenzial, dass unser Produkt sein Problem löst, können wir in die tiefere Entwicklung einsteigen.

Um ihre Frage zu beantworten: Ich persönlich mache seit 13 Jahren, unser CTO seit elf Jahren, nichts anderes, als Elektrolyte zu optimieren. Wir sind Profis in dem Bereich und können mit diesen Infos schon abschätzen, ob der Elektrolyt beim Kunden funktioniert oder nicht. Letztendlich muss es der Kunde aber testen – daher unser Ansatz.

Läuft eine Zusammenarbeit mit einem großen Zellhersteller ähnlich?

In solchen Fällen übernehmen wir oft das initiale Testing. Wir bekommen dann die spezifischen, aber noch leeren Zellen ohne Elektrolyt, befüllen diese selbst und machen die Tests. Das erfolgt weiterhin an unserem Standort in Münster. Dann gibt es einen Austausch mit den Kunden, welche Parameter noch angepasst werden müssen, um etwa in die B-Muster, C-Muster oder Serienphase zu gehen.

Reaktionen mit dem Elektrolyten können mit der Zeit zu Ablagerungen auf den Batterie-Elektroden führen, was die nutzbare Kapazität der Zelle senkt. Alleine zu diesem Punkt gibt es zahlreiche Forschungsprojekte und zunehmende Erkenntnisse, wie Elektrolyt-Additive das Verhalten beeinflussen. Wie bringt man solche Erkenntnisse in die eigene Arbeit ein?

Die Frage ist, wie das „Technology-Readiness-Level“ ist. Wenn etwas frisch auf Universitätslevel publiziert wird, dauert das extrem lange, bis das in der Serie ist. Bei dem Auftrag einer Gigafactory reden wir über ein bis zwei Jahre zum Start der Produktion. In dieser Zeit bekommt man eine universitäre Innovation nicht marktreif oder in den nötigen Mengen hergestellt. Dazu kommen praktische Hürden: Neue Chemikalien müssen „Reach“-zertifiziert sein, wenn man sie in die EU einführen will. Das dauert und sind extreme Kosten, die auf einen zukommen. Und ich muss es dann im C-Muster getestet haben, um in die Serie gehen zu können. Also sprechen wir eher über bis zu fünf Jahre, die eine Neuentwicklung von der Uni bis in die Zellfabrik benötigt.

Dennoch: Wir schauen uns das intern alles an. Wenn einem unserer Mitarbeiter etwas auffällt, versuchen wir, an diese Komponente zu kommen, um erst einmal die Ergebnisse aus der Veröffentlichung nachzuvollziehen. Daran scheitert es schon oft: Wir machen keine Tests mit Laborzellen oder Knopfzellen. Wir testen direkt in realen Zellen, weil das aussagekräftiger ist. So reduziert sich das Volumen an guten Ideen nach und nach – bis am Ende wirklich aussichtsreiche Kandidaten stehen, die wir tiefer erproben. 

Bei der Zukunft der Batteriezellen gelten Feststoffbatterien als eine Art Heiliger Gral – also mit festem statt flüssigem Elektrolyt, wie Sie ihn anbieten. Ist das ein Thema, dass sich E-Lyte anschaut? Oder sind Sie zuversichtlich, dass auch künftig der Markt für Flüssig-Elektrolyten groß genug bleibt?

Hier gilt die gleiche Herangehensweise wie bei der Forschung: Die „Technology-Readiness“ der Festelektrolyte ist noch Stufen unter dem Flüssigelektrolyten. Es gibt natürlich schon Hersteller von Elektrolyten, die wirklich fest sind – meistens auf Basis von Polymeren oder Keramiken. Das sind eher sehr dünne, einlagige Batterien, dort funktioniert das bereits. Es gibt aber Herausforderungen, das in den großen Maßstab zu transferieren. Polymere sind schon in der Anwendung [bei Bolloré, die Zellen werden von Daimler Buses genutzt, Anm. d. Red.], ein großer Nachteil ist die Temperaturstabilität. 

Die „richtigen“ Festelektrolyte sind die Keramiken – also kein Polymer, das in der Struktur kaputt gehen kann. Das Problem ist aber: Ich benötige hier die doppelte Lithiummenge. Da die Lithiumsalze der größte Kostenpunkt beim Elektrolyt sind – etwa 60 Prozent – komme ich bei einem Festelektrolyten mit doppelter Lithiummenge natürlich nie auf das Kostenlevel von Flüssigelektrolyten. Und was im Giga-Maßstab zählt, sind die Kosten. Das heißt: Festelektrolyte werden kommen – für Nischenanwendungen oder Kunden, die bereit sind, für die Vorteile diesen Preis zu zahlen. Etwa wenn der Sicherheitsaspekt im Fokus steht. Für alle anderen Anwendungen, da muss man realistisch sein, wird das preislich nicht funktionieren. 

Festelektrolyte, genau wie Natrium-Ionen-Batterien oder Superkondensatoren, sind innovative Technologien die wir ebenfalls erforschen. Alle haben ihre Vorteile und ihren Zweck. Im Elektroauto-Massenmarkt, der günstig sein muss, ist es aktuell schwer vorstellbar, dass die Feststoffzelle zeitnah einen kommerziellen Einsatz findet.

Wenn es um Elektroauto-Batterien geht, wird in der Regel über die Kathoden-Rohstoffe wie Lithium, Nickel oder Kobalt gesprochen. Die Bedeutung des Elektrolyten ist in Fachkreisen bekannt, aber nicht der breiten Masse. Wieso haben Sie sich dennoch auf die Entwicklung und Produktion von Elektrolyten spezialisiert?

E-Lyte ist der einzige europäische Full-Service Anbieter im Bereich der Elektrolyte für innovative Batterietechnologien. Die Erforschung & Weiterentwicklung des Elektrolyten wurde auf Grund seiner Komplexität und direkter Auswirkung auf die Performance der Batterie in der Anwendung lange nicht vorangetrieben. Nach dem Motto: Never change a running system.

Dies hatte zur Folge, dass Batteriezellen in ihren Anwendungen und Anwendungsbereichen unnötigerweise limitiert waren. Mit dem ökologischen Umdenken der Gesellschaft und der damit verbundenen Elektrifizierung unserer Ökonomie, wurde dieser Missstand bei der Entwicklung notwendiger neuer Batterietechnologien aufdeckt. Die daraus resultierende Folge ist, dass die Zusammensetzung des Elektrolyten heute das best gehütetste Geheimnis der Zellhersteller ist. Oder anders ausgedrückt: der Elektrolyt ist das Herzblut einer jeden innovativen Batterietechnologie.

Und das ist eine Überraschung?

Wir haben diesen Missstand wesentlich früher erkannt und forschen schon seit über 10 Jahren im Bereich der Elektrolyte, wodurch wir uns einen enormen Wissensvorsprung erarbeiten konnten.

Dasselbe gilt für den Bereich der Elektrolytproduktion. Etablierte Elektrolythersteller haben sich auf die damaligen Gegebenheiten eines einfachen Elektrolytrezeptes spezialisiert und produzieren in großen Produktionsanlagen, in einem einfachen Batchprozessverfahren, lediglich eine kleine Anzahl von Standardelektrolytrezepturen. D.h. maximal 3-5 verschiedene Standardelektrolytrezepturen, auf Basis von 5-7 unterschiedlichen Elektrolytkomponenten, für eine spezifische Batterietechnologie.

Die Herangehensweise von uns ist eine Andere und einzigartig! Der entscheidende Unterschied der Produktionsanlagen von E-Lyte, zu den Anlagen seiner Mitbewerber, ist dabei das hohe Maß an Flexibilität wenn es um die Produktion unterschiedlichster Rezepturen geht. Darüber hinaus ist der Prozess wesentlich ressourcenschonender als etablierte Prozesse.

Herr Wagner, vielen Dank für das Gespräch!