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Panasonic steigert Kapazität in Gigafactory 1 in Nevada -

Bild von der Baustelle der inzwischen im Hinblick auf weitere geplante Fabriken Gigafactory 1 genannten Akkumulatorenfabrik in Nevada mit Tesla-Motors-Aufsichtsrat und -Investor Steve Jurvetson. Die Tesla Gigafactory 1 ist eine Fabrik des US-amerikanischen Unternehmens Tesla im US-Bundesstaat Nevada. Dort werden in Kooperation mit dem japanischen Elektronikkonzern Panasonic Lithium-Ionen-Akkumulatoren für Elektroautos und Akkupacks für stationäre Stromspeicher produziert. Baustart war im Mai 2014 und die Bauarbeiten sollten bis 2020 eine Fabrik für Lithium-Ionen-Zellen und Batteriepakete, die mit Stand 2017 ab 2018 etwa 500.000 Elektroautos jährlich mit preisgünstigen Batteriepaketen versorgen soll. Die Kathoden der hier hergestellten Li-Ionen-Zellen bestehen nur noch zu 2,8 Prozent aus Cobalt. 8 Prozent Cobaltanteil, bei etlichen Herstellern sogar darüber.

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Für die kommende Zellgeneration will Tesla gar kein Cobalt für die Zellen nutzen. Mehr als die Hälfte des globalen Cobaltbedarfs wird in der Demokratischen Republik Kongo geschürft. Laut Amnesty International ist dort beim Cobalt-Abbau Kinderarbeit (Alter 15–17 Jahre) üblich (ca. Zudem ist der Gewinnungsprozeß äußerst aufwendig und umweltschädigend.

Allerdings ist die Cobaltgewinnung ein Abfallprodukt des Kupfer- und Nickelabbaus. Als Standort kamen zuerst die US-Bundesstaaten Texas, Nevada, Arizona, New Mexico und Kalifornien infrage. Die Kinderarbeit bliebe bestehen, wenn Kobalt aus den Akkuzellen verschwindet, da Kupfer und Nickel weiter abgebaut werden. Im September 2014 wurde der Standort im Tahoe Reno Industrial Center in der Nähe von Reno in Nevada bekanntgegeben. Die Fabrik befindet sich in Tahoe Reno Industrial Center in der Nähe von Reno in Nevada.

Die Nutzfläche der Fabrik wird auf einen Quadratkilometer geschätzt, es sollen zwei bis vier Quadratkilometer Land erworben werden. Nach ihrer Fertigstellung wird die zweistöckige Fabrik das größte Produktionsgebäude der Welt sein. Basis des Energiespeichersystems von Tesla sind Lithium-Ionen-Rundzellen im Format 18650, deren Zylinder einen Durchmesser von 18 mm und eine Länge von 65 mm aufweisen. Diese Größe wurde schon milliardenfach für Notebooks produziert. Die Rundzellen mit kostengünstig gewickelten Wirkschichten kosteten 2014 190 bis 200 Dollar pro k Wh.

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Dagegen lagen die Kosten großformatiger Zellen, deren Wirkschichten aufwendiger gestapelt oder gefaltet werden, bei 240 bis 250 US-Dollar pro k Wh. Tesla schließt jede der 18650-Rundzellen in ein Stahlgehäuse ein, um die Wärme beim Laden und Entladen abzuführen. Die wegen der geringen Zellgröße große Oberfläche ermöglicht die effektive Abgabe entstehender Wärme an die Umgebung.

Die geringe Größe der Einzelzelle erlaubt auch eine präzise Steuerung der Ladung und Entladung und hilft, Überlastungen zu vermeiden, was die Zell-Lebensdauer erhöht. Beim Batteriepack des alten Tesla Roadster wurden zum Beispiel 69 Zellen parallel als Block verdrahtet.   Neun Blöcke wurden für Lagen in Reihe geschaltet, und elf Lagen wurden in Reihe in das Satzgehäuse eingefügt.  

Insgesamt entstand so ein Satz aus 6.831 Zellen (69P99S). Das Batteriepaket wog etwa 408 kg, speicherte 56 k Wh an elektrischer Energie und lieferte bis zu 215 k W an elektrischer Leistung.

Für eine effektive Wärmeübertragung aus jeder Zelle wurde Kühlflüssigkeit durch den Satz gepumpt. Die Kühlung sorgt für eine optimale Betriebstemperatur und dient neben der Einzelsteuerung der Zellen beim Laden und Entladen dem Erreichen einer hohen Zell-Lebensdauer. Im Paket dienen Sensoren der Regelung der Temperatur.

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Unterhalb der Betriebstemperatur werden die Zellen beheizt, oberhalb wird Wärme abgeführt über einen Kühlmittelkreislauf. Für die Automodelle Tesla Model S und Tesla Model X wurden Zellen der Größe 18650 als Antriebsbatterie in die Bodengruppe integriert, für die Integration im Tesla Model 3, der Tesla Powerwall und dem Tesla Powerpack dagegen werden Zellen der Größe 21700 produziert. Dieser Optimierungsschritt soll die Energiedichte des Packs erhöhen und die Kosten senken. Außerdem wird ein Batteriepack für Industrie-Anwendungen angeboten, wie seit 2013 bereits von Solar City. Damit können Energieversorger und Netzbetreiber kurzfristig Schwankungen der Netzbelastung ausgleichen. Die California Public Utilities Commission – die kalifornische Regulierungsbehörde für Stromversorger – verfolgt das Ziel, in Kalifornien bis 2020 eine Leistungsreserve von 1,3 Gigawatt vorzuhalten, genug um 993.750 typische Häuser mit Strom zu beliefern. Tesla Motors schloss 2015 ergänzend zur Sicherung der Versorgung der Gigafactory mit Lithium Lieferverträge mit den Minenfirmen Bacanora Minerals Ltd und Rare Earth Minerals Plc. Diese sollen als Partner des Sonora Lithium Project zum Abbau einer Erzlagerstätte in Nordmexiko eine Mine finanzieren und aufbauen sowie die Gigafactory für fünf Jahre zu vereinbarten Preisen beliefern.

Die Mine soll jährlich 35.000 Tonnen Lithiumhydroxid bzw. Lithiumcarbonat liefern, wobei eine Erweiterung auf 50.000 Tonnen jährlich möglich sein soll. Die Verträge hierzu wurden mit der Regierung von Shanghai im Juli 2018 unterzeichnet.