Das Prinzip der Lithium-Eisenphosphat-Energiespeicherbatterie
Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil von LiFePO4-Batterien ist ihre längere Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus. Aufgrund der robusten Kristallstruktur des Lithium-Eisenphosphat-Materials können diese Batterien Tausende von Lade-Entlade-Zyklen mit minimalem Kapazitätsverlust überstehen.
Was ist eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie?
Die Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4 oder LFP)-Batterie ist der sicherste der regulären Lithium-Eisen-Batterietypen. Die Nennspannung einer LFP-Zelle beträgt 3,2 V (Blei-Säure: 2 V/Zelle). Eine 12,8 V LFP-Batterie besteht daher aus 4 in Reihe geschalteten Zellen und eine 25,6 V Batterie besteht aus 8 in Reihe geschalteten Zellen.
Was ist ein Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator?
Der Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator (Lithium-Ferrophosphat-Akkumulator, LFP-Akku) ist eine Ausführung eines Lithium-Ionen-Akkumulators mit einer Zellenspannung von 3,2 V bis 3,3 V. Die positive Elektrode besteht aus Lithium-Eisenphosphat (LiFePO 4) anstelle von herkömmlichem Lithium-Cobalt (III)-oxid (LiCoO 2).
Wie hoch ist die Energiedichte von Lithium-Eisenphosphat-Zellen?
In den ersten Jahren war die geringe Energiedichte der Lithium-Eisenphosphat-Zellen ein Problem, aber durch technische Anpassungen gelang es im Laufe der Jahre, diese zu steigern. Lag die Energiedichte von LFP-Akkus 2015 noch bei etwa 140 Wh/kg, beträgt sie heute bis zu 210 Wh/kg.
Was ist eine Lithium-Schwefel-Batterie?
Eine vielversprechende Forschungsrichtung ist die Lithium-Schwefel-Batterie 6, bei der die Kathode aus Schwefel und die Anode aus Lithiummetall besteht (Li-S). Lithium und Schwefel reagieren anders als Lithium und Karbon in herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus. In Karbon werden bis zu sechs Lithium-Ionen in die Gitterstruktur eingelagert.
Welche Temperatur braucht eine Lithium-Ionen-Batterie?
Geringe Spuren von Wasser und Sauerstoff sind dauerhaft schädigend für die Zelle, daher bestehen hohe Anforderungen an die Dichtheit. Der ideale Einsatztemperaturbereich von Lithium-Ionen-Batterien beträgt rund +20 °C bis +60 °C, daher ist beim Einsatz in Pkw normalerweise eine Temperierung erforderlich.
Wie ändert sich die Leerlaufspannung von Lithium-Ionen-Batterien?
Auch in Lithium-Ionen-Batterien setzt sich die Klemmenspannung aus einer Leerlaufspannung und einem dynamischen Anteil zusammen: Sind die Klemmen der Batterie offen, liegt an den Klemmen die Leerlaufspannung U0 (t) an. Die Leerlaufspannung von Lithium-Ionen-Batterien verändert sich mit dem Ladezustand.
