Im Test "Festkörperbatterien" für mehr Reichweite im Straßenverkehr

Erste Tests in einem EQS-Testfahrzeug mit über 1.000 km Reichweite sind im Februar 2025 gestartet

Stuttgart. 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.

„Die Entwicklung einer Festkörperbatterie im Automobilmaßstab unterstreicht unser Engagement für Innovation und Nachhaltigkeit. Mit einem Prototypfahrzeug, das mit dieser fortschrittlichen Technologie ausgestattet ist, haben wir Straßentests begonnen. 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.

„Einen historischen Meilenstein in der Elektroindustrie setzt der Hersteller, der erfolgreich Lithium-Metall-Festkörperbatterien in eine Serienfahrzeugplattform integriert. 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 ist ein Beweis dafür, dass die Zukunft der Elektrofahrzeuge nicht nur eine Vision, sondern bereits Realität ist.“

Siyu Huang, CEO und Mitbegründerin von Factorial Energy

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.

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. 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.

Über Mercedes AMG High Performance Powertrain Ltd.

Mercedes AMG High Performance Powertrains hat seinen Sitz in Brixworth, Northamptonshire. Sein hoch talentiertes und ehrgeiziges Team, bestehend aus über 1.000 Fachleuten, ist verantwortlich für das Design, die Herstellung und die Prüfung von Formel-1-Antriebseinheiten und deren Rennbetrieb. Enorme Erfolge werden mit seinem Partnerteam Mercedes-AMG F1 und Kundenteams erzielt. Darüber hinaus überträgt sein wegweisendes Advanced Technologies Team Formel-1-Technologien und -Know-how in Hochleistungsautomobilprojekte und -produkte wie den Mercedes-AMG ONE (Stromverbrauch gewichtet kombiniert: 47,5 kWh/100 km plus 11l/100 km | Kraftstoffverbrauch kombiniert bei entladener Batterie: 15.8l/100km | CO₂-Emissionen gewichtet kombiniert: 250 g/km | CO₂-Klasse gewichtet kombiniert: G | CO₂-Klasse bei entladener Batterie: G)[2] und den Mercedes-Benz Vision EQXX. Die Wurzeln des Unternehmens reichen bis ins Jahr 1984 und die Gründung von Ilmor Engineering zurück. Seit 1995 ist das Team in Brixworth, Northamptonshire, für das Design und die Entwicklung jedes einzelnen Formel-1-Motors verantwortlich, der das Mercedes-Benz-Logo trägt. 2002 wurde das Unternehmen in Mercedes-Ilmor Ltd umbenannt und 2005 eine 100%ige Tochtergesellschaft der Mercedes-Benz Group AG (damals Daimler AG), die unter dem Namen Mercedes-Benz High Performance Engines operierte – später wechselte der Name zu High Performance Powertrains.

Über Factorial Inc.

Factorial wurde in den USA gegründet und hat seinen Hauptsitz dort. Das Unternehmen ist führend in der Festkörperbatterietechnologie und entwickelt Lösungen, die eine längere Reichweite pro Ladung, erhöhte Sicherheit und Kosteneffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien bieten. Die firmeneigenen Festkörperplattformen FEST® (Factorial Electrolyte System Technology) und SolsticeTM nutzen Elektrolytinnovationen, die eine sichere und zuverlässige Zellleistung mit Hochkapazitätskathoden- und Anodenmaterialien ermöglichen. Die FEST® Festkörperbatterien von Factorial sind so konzipiert, dass sie nahtlos in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden können, um Skalierbarkeit und Effizienz zu gewährleisten. Das Unternehmen hat gemeinsame Entwicklungsvereinbarungen mit führenden globalen Automobilherstellern, darunter Mercedes-Benz, geschlossen. Weitere Informationen: www.factorialenergy.com

• [1] Die angegebenen Werte wurden nach dem vorgeschriebenen Messverfahren WLTP (Worldwide harmonised Light vehicles Test Procedure) ermittelt. Die angegebenen Spannweiten beziehen sich auf den deutschen Markt. Der Energieverbrauch und der CO2-Ausstoß eines Pkw sind nicht nur von der effizienten Ausnutzung des Kraftstoffs bzw. des Energieträgers durch den Pkw, sondern auch vom Fahrstil und anderen nichttechnischen Faktoren abhängig.
• [2] Die angegebenen Werte wurden nach dem vorgeschriebenen Messverfahren WLTP (Worldwide harmonised Light vehicles Test Procedure) ermittelt. Die angegebenen Spannweiten beziehen sich auf den deutschen Markt. Der Energieverbrauch und der CO2-Ausstoß eines Pkw sind nicht nur von der effizienten Ausnutzung des Kraftstoffs bzw. des Energieträgers durch den Pkw, sondern auch vom Fahrstil und anderen nichttechnischen Faktoren abhängig.