LiFePO4 Akku

LiFePO4 - Die zuverlässige Lösung für Wohnmobil, USV und Solar-Kleingerät

Mobile Akku- und Batterie-Lösungen mit cleveren Batteriemanagementsystemen (BMS) sind heute in allen Lebensbereichen zu finden. Mit zu den stärksten Varianten gehören modernde LiFePO4-Akkus, die u.a. Eisenphosphat enthalten. Angefangen von der Kleinbatterie mit 3,2V und 600 mAh bis hin zur Wohnmobil-Batterie mit 12V und 100Ah bleiben hier keine Wünsche offen. Kein Wunder, denn die Akku-Speicher auf Eisenphosphat-Basis haben gegenüber anderen Batterie-Typen gleich mehrere Vorteile.

Was den LiFePO4-Akku auszeichnet

Die Geschichte des Lithium-Akkus mit Phosphat als Kathodenmaterial geht bis ins Jahr 1996 zurück. Damals entdeckten Forscher der Universität von Texas eine Technologie für die Integration des Kathodenmaterials in Akkumulatoren. Seither hat sich die Akku-Technik deutlich weiterentwickelt. Besonders charakteristisch ist die hohe Strombelastbarkeit der Eisenphosphat-Akkus.

In der Regel verfügen die einzelnen Batterie-Zellen über eine Zellspannung von 3,2V. Aufgrund ihrer Eigenschaften werden sie häufig in einer Reihenschaltung aus vier Zellen eingesetzt. Damit erreichen sie 12,8V und damit eine vergleichbare Spannung wie ein herkömmlicher 12V-Bleiakku, wie er beispielsweise in so manchem Wohnmobil verbaut ist.

BMS - Das Herz der Akkutechnik

Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist das Herzstück der häufig mit 100Ah ausgestatteten Akkus. Sie über nimmt unter anderem die Aufgabe, die Spannungslage der in Reihe geschalteten Akkuzellen auf einem möglichst gleichen Niveau zu halten. Dies ist der Garant dafür, dass die Batterien nicht nur lange einsetzbar sind, sondern auch auf die Dauer die gleiche Leistung von z.B. 12V bei 100Ah liefern.

Darüber hinaus übernimmt das BMS die Temperaturüberwachung während der Lade- und Entladevorgänge. Damit schützt das BMS Akkus wie den im Akkuman-Shop erhältlichen XCell IFR 14500 AA Solar-Akku vor Schäden. Außerdem begrenzt die Elektronik die Entnehmbaren Ströme. Ein hochwertiges BMS ist bei LiFePo4 Akkuzellen mittlerweile ein entscheidendes Kaufkriterium.

Anwendung von LiFePO4-Akkus

Die Lithium-Eisenphosphat- Batterien gelten weithin als Ersatz für Blei-Akkus. Damit kommen sie bis auf wenige Ausnahmen überall dort zum Einsatz, wo bisher Blei-Akkus zur Anwendung kamen. Das Einsatzspektrum erstreckt sich von Systemen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) über verschiedenartige Solar-Anlagen und Solar-Gartenleuchten bis hin zu Motoren und medizinischen Geräten.

Aber auch in Spielzeugen und anderen Kleingeräten spielen die Akkus ihre Stärken aus. Ebenfalls weit verbreitet sind die Akkumulatoren im Wohnmobil-Sektor mit 12V und 100Ah. Die Lithium-Batterien können in der Praxis aber nicht nur vierfach, sondern gleich 8-fach hintereinandergeschaltet werden.

Damit ergibt sich eine Spannung von 24V, die dazu geeignet ist entsprechende Bordnetze von Wohnmobilen zu betreiben. Möglich ist auch im mobilen Einsatz die Kombination der Lithium-Akkus mit einer kompatiblen Solar-Anlage.

Sechs Vorteile von LiFePO4-Batterien

• Höhere Lebensdauer: Moderne Lithium-Eisenphosphat-Batterien bieten gerade im Vergleich zu den konventionellen Bleisäurebatterien eine deutlich längere Lebensdauer. Dabei bieten die Energiespeicher rund 5.000 Ladezyklen. Und das, ohne nennenswert an Leistung einzubüßen, bei rund 80 Prozent Entladetiefe. Damit übersteigt die Lebensdauer der modernen Akkus die durchschnittliche Lebensdauer von lediglich zwei Jahren typischer Bleisäurebatterien deutlich.
• Niedriges Gewicht: Überall dort, wo es auf Gewichtseinsparung ankommt, hat die Lithium-Batterie die Nase vorn. Die Batterien zeichnen sich durch eine sehr hohe Leistungs- und Energiedichte aus. Damit fallen die Ausmaße bei gleicher Leistung deutlich geringer aus. Im Vergleich zum Bleisäureakku liefert die Lithium-Batterie die gleiche Energiedichte bei nur halber Masse.
• Sicherheit: Lithium-Akkus sind immer wieder Auslöser für Brände. Der Grund für die gehäufte Fallzahl liegt nicht unbedingt an der Akkutechnik selbst, sondern daran, dass die Masse der Akkus in den vergangenen Jahren förmlich explodiert ist. Nichtsdestotrotz arbeiten Hersteller immer weiter an Verbesserungen für eine möglichst sichere Akkutechnologie. Durch die Kombination mit einem hochmodernen BMS zeichnen sich LiFePO4-Batterien-Akkus durch ein sehr hohes Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit aus.
• Wartungsfrei: Lithiumbatterien verfügen über keinen Memory-Effekt und zeichnen sich im Gegenzug durch eine sehr geringe Selbstentladung aus. Damit können Sie auch über einen längeren Zeitraum ungenutzt gelagert werden. Im Gegensatz zu althergebrachten Bleisäurebatterien benötigen die Akkus zudem keine aktive Wartung zur Verlängerung der Lebensdauer.
• Hohe Entladeströme: Diese Batterien wurden in erster Linie für hohe Entladeströme konzipiert. Abhängig von ihrer Größe können sie sogar mehrere Geräte betreiben. Bei Akkus mit 12V oder 24V bei 100Ah dienen sie sogar als zuverlässige Energiespender auf der Yacht oder im Wohnmobil.
• Enorme Effizienz: Ein Kennzeichen der Lithium-Batterien ist ihre hohe Effizienz, zumal sie über annähernd 100 Prozent ihrer Nennkapazität verfügen. Gleichzeitig unterstützen Energiespeicher wie der bei uns erhältliche LIONTRON LiFePO4 12,8V 100Ah LX Smart BMS-Akku schnelle Lade- und Entladeraten. Hinzu kommt die Möglichkeit zur Schnellladung, was Ausfallzeiten reduziert und damit die Effizienz steigert. Die Möglichkeit, der der Entladung hohe Impulsströme freizugegeben, sorgt indes für eine hohe Leistungsabgabe binnen kürzester Zeit.

Worauf beim Betrieb besonders zu achten ist

Die LiFePO4-Akkutypen haben in der praktischen Anwendung eine Besonderheit. Sie sollten nicht unter einer Temperatur von 5 Grad Celsius betrieben werden. Unterhalb dieser Temperaturschwelle leiden Eigenschaften wie die Zyklenfestigkeit sowie die Lade- und Entladeeigenschaften. Glücklicherweise ist ein solches Szenario für die typischen Einsatzgebiete der Akkumulatoren kaum relevant.

Das gilt beispielsweise auch für Wohnmobile, zumal die Batterien meisten in einem beheizten Umfeld betrieben werden. Sollte doch eine höhere Temperaturfestigkeit gefordert sein, bieten sich Akkumulatoren mit Yttrium-Zusatz als Alternative an. Das zugesetzte Yttrium verbessert unter anderem die Zyklenfestigkeit und ermöglicht einen Betrieb in einem Temperaturbereich von ca. -25 Grad Celsius und +50 Grad Celsius.

Achtung: Auf Kompatibilität achten

Wer Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren wie den bei uns erhältlichen WSB Industrial IFR 14500 AA Solar-Akku verwenden möchte, muss unbedingt ein kompatibles Ladegerät für LiFePO4-Akkus verwenden. Das gilt sowohl für 3,2VAkkus als auch für die 12V-Varianten, wie sie häufig im Wohnmobil verbaut sind. Andernfalls kann die Batterie Schaden nehmen.

Für was steht LiFePO4? 

LiFePO4 steht für Lithium-Eisenphosphat. Diese Akku-Technologie zeichnet sich durch eine hohe thermische Stabilität und Sicherheit aus, weshalb sie besonders in Anwendungen bevorzugt wird, die eine lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit erfordern. Die chemische Verbindung LiFePO4 gehört zur Gruppe der Lithium-Ionen-Akkus und bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Technologien.

Zielgruppe: Besonders interessant für Liebhaber von E-Bikes, Solarstromspeicher, und elektrische Fahrzeuge, da diese Energiespeicherlösung eine hohe Anzahl an Ladezyklen ermöglicht.

Vorteile von LiFePO4 Akkus: 

• Höhere Zyklenlebensdauer im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Akkus
• Bessere thermische und chemische Stabilität, was das Risiko von Überhitzung und Explosionen minimiert.
• Umweltfreundlicher, da Eisenphosphat ungiftig und recyclebar ist.
• Geringere Selbstentladung, wodurch sie für Langzeitspeicherung geeignet sind.

Die LiFePO4-Technologie bietet somit eine zuverlässige und sichere Option für vielfältige Anwendungen, die eine konstante und effiziente Energieversorgung erfordern.

Wie sicher sind LiFePO4 Akkus? 

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus, auch bekannt als LiFePO4-Batterien, zeichnen sich durch eine außergewöhnlich hohe Sicherheit aus. Diese Akku-Technologie ist chemisch besonders stabil, was ein geringes Risiko für Überhitzung oder explosionsartige Entzündungen bedeutet. 
Dank der stabilen chemischen Struktur besteht eine hohe Toleranz gegenüber mechanischen und thermischen Einflüssen, wie etwa Stößen oder extremen Temperaturen. Darüber hinaus sind LiFePO4-Zellen weniger anfällig für thermisches Durchgehen (thermal runaway) im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Batterien. 
Ein zusätzlicher Sicherheitsaspekt ist die integrierte Schutzschaltung. Diese Schutzschaltungen überwachen kontinuierlich den Lade- und Entladevorgang, um Überladung, Tiefentladung und Kurzschlüsse zu verhindern. 
Für Anwendungsbereiche, in denen höchste Sicherheitsstandards erforderlich sind, wie in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen und medizinischen Geräten, sind Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus daher besonders geeignet. 
Zusammengefasst bieten LiFePO4-Akkus nicht nur eine hohe Lebensdauer und Leistungsfähigkeit, sondern setzen auch Maßstäbe in Sachen Sicherheit.

Bei welcher Spannung ist eine LiFePO4 vollgeladen? 

Eine LiFePO4-Batterie erreicht ihre maximale Kapazität bei einer Spannung von ungefähr 3,65 Volt pro Zelle. Dieser Ladezustand stellt das optimale Ladelevel dar, um die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Lithium-Eisenphosphat-Akkus zu gewährleisten. Akku-Nutzer sollten darauf achten, dass die Spannung während des Ladevorgangs nicht über 3,65 Volt pro Zelle steigt, um schädliche Überladungen zu vermeiden. 
Es ist zudem ratsam, spezialisierte Ladegeräte zu verwenden, die speziell für LiFePO4-Batterien entwickelt wurden, da sie das Ladeverfahren präzise steuern können. Standardladegeräte könnten die Zellen überladen und somit die Lebensdauer des Akkus verkürzen. 
Für größere Akkupacks, die aus mehreren Zellen bestehen, wird die Spannung entsprechend multipliziert. Beispielsweise hätte ein Akku-Pack aus vier in Reihe geschalteten Zellen (4S) eine volle Ladespannung von 14,6 Volt. 
Optimale Pflegemaßnahmen und das Verständnis der Ladeeigenschaften sind entscheidend, um die Effizienz und Haltbarkeit der Lithium-Eisenphosphat-Batterien zu maximieren.

Was ist besser, Li-Ion oder LiFePO4?

Li-Ion-Akkus sind bekannt für ihre hohe Energiedichte, was sie ideal für Geräte macht, die viel Energie auf kleinem Raum benötigen. Sie zeichnen sich durch eine geringere Selbstentladung und weniger Wartungsaufwand aus. Jedoch sind sie empfindlicher gegenüber hohen Temperaturen und haben eine kürzere Lebensdauer als LiFePO4-Akkus.
LiFePO4-Akkus, auch Lithium-Eisenphosphat-Akkus genannt, bieten mehrere Vorteile. Sie haben eine längere Lebensdauer und sind thermisch stabiler, was sie besonders sicher macht. Diese Akkus können bis zu 2000 Ladezyklen erreichen, während Li-Ion-Akkus im Schnitt nur 500 bis 1000 Ladezyklen bewältigen. Die niedrigere Energiedichte von LiFePO4-Akkus bedeutet jedoch, dass sie weniger Energie pro Gewichtseinheit speichern können.
Für Anwendungen, bei denen Sicherheit und Langlebigkeit im Vordergrund stehen, sind LiFePO4-Akkus eine ausgezeichnete Wahl. Sie eignen sich hervorragend für Solaranlagen, elektrische Fahrzeuge und stationäre Energiespeichersysteme. Li-Ion-Akkus hingegen sind besser für tragbare Elektronik wie Smartphones und Laptops geeignet, wo eine hohe Energiedichte entscheidend ist.
Zusammengefasst hängt die Wahl zwischen Li-Ion und LiFePO4-Akkus stark von den spezifischen Anforderungen und dem Einsatzbereich ab. Jeder Akku-Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile, die bei der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden sollten.

Was sind die Nachteile von LifePO4? 

Während LiFePO4-Akkus erhebliche Vorteile bieten, gibt es auch einige Nachteile, die beachtet werden sollten. Einer der Hauptnachteile dieser Akkus ist der hohe Anschaffungspreis im Vergleich zu anderen Batterietechnologien. Dieser hohe initiale finanzielle Aufwand kann für viele Nutzer, insbesondere im Bereich der Verbrauchergeräte, abschreckend sein. 

Ein weiteres Problem ist die Energiedichte. LiFePO4-Batterien haben eine geringere Energiedichte als einige andere Lithium-Ionen-Akkus, was bedeutet, dass sie im Verhältnis zu ihrer Größe weniger Energie speichern können. Dies kann in Anwendungen, in denen Platz und Gewicht entscheidende Faktoren sind, zu Einschränkungen führen. 

Auch die Betriebsumgebung kann Einschränkungen mit sich bringen. LiFePO4-Akkus reagieren empfindlich auf extreme Temperaturen und können bei sehr niedrigen oder hohen Temperaturen an Leistungsfähigkeit einbüßen. 

Für spezialisierte Anwendungen kann die niedrigere Zellennennspannung ebenfalls ein Nachteil sein. Diese erfordert oft zusätzliche Elektronik, um die Spannung auf ein für die Anwendung geeignetes Niveau zu bringen. 

Zu guter Letzt steht der begrenzte Zugang zur Recycling-Infrastruktur für LiFePO4-Batterien als weiterer Nachteil im Raum. Trotz ihrer Umweltfreundlichkeit im Betrieb ist das Recyceln dieser Akkus noch nicht so etabliert wie bei älteren Batterietypen.

Kann ich LiFePO4 mit einem normalen Ladegerät laden?

Für das Laden von LiFePO4-Akkus wird ein spezielles Ladegerät empfohlen, das speziell auf die Anforderungen dieser Akkutypen abgestimmt ist. Herkömmliche Ladegeräte, die oft für Blei-Säure- oder NiMH-Akkus verwendet werden, sind nicht ideal für Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Diese Ladegeräte besitzen meist keine geeigneten Ladeprofile und Spannungseinstellungen, die für die sichere und effiziente Ladung eines LiFePO4-Akkus notwendig sind. 
LiFePO4-Akkus erfordern eine präzise Überwachung der Ladespannung und des Ladestroms, um eine Überladung oder Tiefentladung zu vermeiden. Herkömmliche Ladegeräte bieten diese Überwachung oft nicht und können dazu führen, dass die Lebensdauer des Akkus verkürzt wird oder sogar Schäden entstehen. 
Ein spezielles LiFePO4-Ladegerät verfügt über eine CC/CV-Ladecharakteristik (Constant Current/Constant Voltage), die sicherstellt, dass der Akku zunächst mit konstantem Strom und dann mit konstanter Spannung geladen wird. Diese Methode schützt den Akku und maximiert seine Kapazität und Lebensdauer. 
Um die beste Leistung und Sicherheit für LiFePO4-Batterien zu gewährleisten, ist die Investition in ein spezifisches Ladegerät für diese Technologie daher entscheidend. Die richtige Handhabung und das geeignete Ladegerät tragen maßgeblich zur optimalen Nutzung und Langlebigkeit von Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei.

Wie lange hält eine LiFePO4 Batterie?

Die Lebensdauer einer LiFePO4 Batterie hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Anzahl der Ladezyklen, die Nutzungshäufigkeit und die Umgebungstemperaturen. Im Durchschnitt können LiFePO4 Akkus bis zu 2.000 bis 5.000 Ladezyklen erreichen, was einer Nutzungsdauer von etwa 5 bis 10 Jahren entspricht. Dies ist erheblich länger als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus, die typischerweise 300 bis 500 Ladezyklen durchlaufen. 
LiFePO4 Batterien sind bekannt für ihre hohe Zyklenfestigkeit und geringe Selbstentladung, sodass sie über längere Zeiträume hinweg zuverlässig funktionieren. Ein weiterer Vorteil ist ihre thermische Stabilität, wodurch sie weniger anfällig für Überhitzung sind und somit die Sicherheit bei der Nutzung erhöht wird. 
Die Verwendung einer geeigneten Ladetechnik und die regelmäßige Wartung können die Lebensdauer der Akkupacks weiter verlängern. Es wird empfohlen, die Batterie nicht regelmäßig vollständig zu entladen und sie bei Raumtemperatur zu lagern. Hohe oder extrem niedrige Temperaturen können die Zellintegrität beeinträchtigen und die Lebensdauer von LiFePO4 Batterien verkürzen. 
Dank ihrer Langlebigkeit und Zuverlässigkeit sind Batterien auf Basis der Lithium-Eisen-Phosphat-Chemie besonders beliebt in Anwendungen, die eine längere Lebensdauer und hohe Sicherheitsstandards erfordern, wie in Solaranlagen, Elektromobilen und stationären Energiespeichersystemen.

Kann ich eine LiFePO4 Batterie überladen? 

LiFePO4-Akkus besitzen integrierte Schutzmechanismen wie das Battery Management System (BMS), das speziell dazu entwickelt wurde, Überladung zu verhindern. 
Bei sachgemäßer Anwendung und Nutzung eines kompatiblen Ladegeräts ist eine Überladung nahezu unmöglich. Das BMS überwacht kontinuierlich die Spannung jeder einzelnen Zelle und sorgt dafür, dass diese im sicheren Bereich bleibt. 
Zudem schaltet es den Ladeprozess ab, sobald die maximale Spannung erreicht ist. 
Für Anwender von Lithium-Eisenphosphat-Batterien bedeutet dies ein hohes Maß an Sicherheit und Langlebigkeit. 
Unsachgemäße Behandlung oder das Verwenden von nicht geeigneter Ladeausrüstung kann jedoch diese Schutzmechanismen überlisten, was in extremen Fällen zu einer Überladung führen kann. 
Deswegen ist es entscheidend, dass stets qualitativ hochwertige Ladegeräte verwendet werden, die spezifisch für LiFePO4-Akkus ausgelegt sind. 
Durch diese Vorsichtsmaßnahmen kann das Risiko einer Überladung auf ein Minimum reduziert werden, was die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Batterie maximiert. 

Kann ich LiFePO4 mit einem normalen Ladegerät laden?

LiFePO4-Batterien erfordern eine spezielle Ladecharakteristik, die herkömmliche Ladegeräte in der Regel nicht bieten können. Normale Ladegeräte, die für Blei-Säure-Batterien oder Lithium-Ionen-Akkus konzipiert sind, verwenden andere Ladeprofile und können die LiFePO4-Zellen beschädigen oder deren Lebensdauer erheblich verkürzen. Ein Lithium-Eisenphosphat-Akku muss mit einer konstanten Strom- und Spannungsregelung geladen werden, die speziell auf die chemischen Eigenschaften dieser Batterien abgestimmt ist. 

Obwohl einige moderne Ladegeräte möglicherweise die Option bieten, verschiedene Batterietypen zu laden, ist es entscheidend, sicherzustellen, dass Ihr Ladegerät ausdrücklich LiFePO4 unterstützt. Andernfalls besteht die Gefahr von Überladung, Überhitzung oder sogar einem vollständigen Ausfall des Akkus. Lithium-Eisenphosphat-Akkus haben eine höhere Wärmebeständigkeit und erfordern eine genau regulierte Ladespannung und -stromstärke, um sicher und effizient betrieben zu werden. 

Um die volle Lebensdauer und Leistungsfähigkeit Ihrer LiFePO4-Akkus zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, ein Ladegerät zu verwenden, das speziell für diesen Batterietyp entwickelt wurde. Solche Ladegeräte verfügen über eingebaute Schutzmechanismen und optimierte Ladeprofile, um die Sicherheit und Langlebigkeit der Batterie zu maximieren.