18650 – Was bringt die Zukunft für die Rundzelle?

Jedes Jahr gibt es Steigerungen der Kapazität von Li-Ionen-Zellen. Durch Optimierungen an der Zelle und hohe F&E-Kosten erreichen Hersteller von Lithiumbatterien Kapazitätssteigerungen, die die Kunden in den letzten Jahren verwöhnt haben. In der letzten Zeit ist aber eine Stagnation zu bemerken. Der Industriestandard 18650 kommt an seine Grenzen und die Frage nach der Zukunft der Rundzelle ist ungewiss.

An vielen Stellrädchen wurde in den letzten Jahren gearbeitet, so z.B. an den Lade- und Entladeströmen, der Zyklusstabilität und der Eigensicherheit. Doch nun scheint der Scheitelpunkt erreicht zu sein. Die 18650 Li-Ionen-Zellen werden wohl kaum über die nominale Kapazität von 3,5 – 3,6 Ah hinauskommen.

Die Hersteller haben alle Optimierungspotenziale ausgeschöpft. Zuletzt wurde immer häufiger an den mechanischen Dimensionen der Rundzelle optimiert, um Kosten zu sparen und mehr Volumen für die Zellchemie zu erhalten. Wandungen wurden verkleinert, Plus-Pole dünner gestaltet, die Höhe im Zehntelbereich vergrößert. All dies hatte Auswirkungen auf die Entwicklung und Fertigung von eBike-Akkus. Die Hersteller haben eigenverantwortlich gehandelt und die Kunden über Veränderungen nicht informiert. Plötzlich stellte man im Musterbau fest, dass die neuen Zellen sich nicht so einfach per Punktschweißen mit dem Zellverbinder fügen lassen oder nicht mehr in die Zellhalter passen. Nachforschungen ergaben dann eben diese Veränderungen an der Geometrie und Materialdicke, leider erst im Nachhinein. Bei der großen Anzahl der Rundzellen, die jährlich die Produktionsstätten in Asien verlassen, macht sich schon eine sehr kleine Materialoptimierung bemerkbar und die Kunden waren zufrieden, wenn die Kapazität stieg.

Das dieser Weg so nicht weiter beschritten werden kann, sieht man spätestens am Ausblick der Hersteller. Der Zukunftstrend liegt in größeren Dimensionen der Rundzelle. Der Industriestandard 18650 hat ausgedient. Aber was bedeutet dies für die Hersteller von Batterien in der Elektromobilität? Wird es einen neuen Industriestandard geben? Was wird kommen?

Fragen über Fragen… Leider gibt es keinen einheitlichen Standard für Industriezellen, wie wir ihn aus dem Bereich der Konsumer-Batterien (AA, AAA, C, D etc.) kennen. Anhand der Folgenden Grafik kann man ablesen, welcher Hersteller zukünftig auf welche Dimensionen setzt.

Rundzellen Lithium Zukunft

Sony wird wohl für die nächste Generation noch beim alten Standard 18650 bleiben. Die anderen Hersteller setzen jeweils auf größere Durchmesser und Höhen der Rundzelle, was natürlich zu einer Zunahme der Kapazität führt. Unterschiede in den Abmessungen wird dazu führen, dass keine Standard-Komponenten mehr Verwendung finden und die eBike-Hersteller nicht mehr einfach Zellen unterschiedlicher Hersteller im selben Pack verbauen können.

In der nächsten Tabelle sind die Veränderungen bezogen auf das Volumen und die Kapazität dargestellt. Als Grundlage dient die Sony-Rundzelle.

Rundzelle Dimensionen Kapazität Vergleich

Die Auswirkungen auf eBike-Batterien werden aber erst in den kommenden Jahren sichtbar.


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