Lithium-Eisenphosphat BatterieEine Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LiFePO4 oder LFP) ist der sicherste der regulären Lithium-Eisen-Batterietypen. Man nennt sie auch Lithium-Ionen-Akkus.

 

 

  • Die Nennspannung einer LiFePo4 Zelle beträgt 3,2 V (Blei-Säure: 2 V pro Zelle).
  • Eine 12,8 V LiFePo4-Batterie besteht daher aus 4 in Reihe geschalteten Zellen und eine 25,6 V Batterie besteht aus 8 in Reihe geschalteten Zellen.

Sie sind robust

Eine Blei-Säure-Batterie kann in folgenden Fällen aufgrund von Sulfatierung vorzeitig versagen:

  • sie war lange Zeit in unzureichend geladenem Zustand in Betrieb (d. h., wenn die Batterie selten oder nie voll aufgeladen wird).
  • sie wurde in teilweise geladenem oder - was noch schlimmer ist - völlig entladenem Zustand belassen (z.B. in Yacht oder Wohnmobil während des Winters).

Vorteile einer LiFePo4-Batterie (Lithium-Ionen-Akku)

  • sie muss nicht voll aufgeladen sein. Die Lebensdauer erhöht sich sogar noch leicht, wenn die Batterie anstatt voll nur teilweise aufgeladen ist.
  • breiterer Betriebstemperaturenbereich
  • exzellente Zyklisierung
  • geringe Innenwiderstände
  • hoher Wirkungsgrad (siehe unten).

 

Die LiFePo4-Batterie ist effizient

Der Energienutzungsgrad eines Ladezyklus (Entladen von 100 % auf 0 % und Wiederaufladen auf 100 %) einer durchschnittlichen Blei-Säure-Batterie liegt bei ca. 80 %.

Der Energienutzungsgrad eines Ladezyklus einer LiFePo4-Batterie (Lithium-Ionen-Akku) liegt dagegen bei 92 %. Sie erzielt auch dann noch einen Energienutzungsgrad von 90 %, selbst wenn sie sich in einem flachen Entladezustand befindet.

 

Kleiner und leichter

  • Platzeinsparung von bis zu 70 %
  • Gewichteinsparung von bis zu 70 %

 

Teuer?

Ja, Lithium-Batterien sind im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien teurer. Jedoch relativieren sich diese höheren Anschaffungskosten schnell aufgrund der

  • längeren Betriebslebensdauer
  • hohen Zuverlässigkeit und  
  • hervorragenden Energienutzungsgrad.

 

Sehr flexibel

  • Die Lade-Spannung von Lithium-Ionen-Batterien kann zwischen 14 V und 16 V variieren (so lange an keiner der Zellen mehr als 4,2 V anliegen).
  • diese Batterien müssen nicht voll aufgeladen werden. (es lassen sich mehrere Batterien parallel schalten und es tritt keine Beschädigung auf, wenn einige Batterien weniger geladen sind, als andere.)

 

Mit oder ohne Batterie-Management-System (BMS)?

Bitte beachten Sie dennoch:

  • Eine LiFePo-Zelle wird versagen, wenn die an der Zelle anliegende Spannung auf einen Wert unter 2,5 V fällt oder über 4,2 V ansteigt. 
  • Blei-Säure-Batterien können unter Umständen auch beschädigt werden, wenn sie zu tief entladen bzw. überladen werden, jedoch geschieht das meist nicht sofort. Eine Blei-Säure-Batterie wird sich von einer Tiefenentladung erholen, selbst, wenn sie mehrere Tage oder sogar Wochen in entladenem Zustand belassen wurde (abhängig vom Batterie-Typ und der Marke).
  • Die Zellen einer LiFePo-Batterie führen am Ende des Ladezyklus keinen automatischen Ausgleich durch. Die Zellen in einer Batterie sind nie zu 100 % gleich. Aus diesem Grund sind einige Zellen beim Zyklisieren früher voll aufgeladen bzw. entladen, als andere. Diese Unterschiede werden stärker, wenn die Zellen nicht von Zeit zu Zeit ausgeglichen werden. Der Unterschied zwischen den einzelnen Zellen kann mit der Zeit so extrem groß werden, dass, obwohl die Gesamtspannung der Batterie innerhalb der Begrenzungen liegt, einige Zellen aufgrund von Über- bzw. Unterspannung zerstört werden. Ein Zellenausgleich wird daher dringend empfohlen.
    In einer Blei-Säure-Batterie fließt ein geringer Strom weiter, auch, wenn eine oder mehrere Zellen voll aufgeladen sind. Mithilfe dieses Stroms werden die anderen Zellen, deren Ladezustand hinterherhinkt, ebenso geladen und so wird der Ladezustand aller Zellen ausgeglichen.
 

Neben dem Zellenausgleich bietet ein BMS noch weitere Funktionen:

 

  • Schutz der Zelle vor einer Unterspannung durch das rechtzeitige Abschalten der Last.
  • Schutz der Zelle vor einer Überspannung durch Reduzierung des Ladestroms bzw. Abschalten des Ladevorgangs.
  • Abschalten des Systems im Falle einer Übertemperatur.

Daher ist ein BMS für die Verhinderung von Schäden an großen Lithium-Ionen-Batterie-Banken unverzichtbar.