China hat derzeit Grund zum Feiern. Der Grund ist weniger geopolitischer Natur, viel eher darf der größte chinesische Hersteller von Lithium-Ionen-Akkus zukünftig sämtliche benötigten LFP-/LEP-Zellen an den amerikanischen E-Auto-Riesen Tesla liefern. Was hinter der gar nicht so neuen Batteriezellen-Technologie steckt und für was LFP überhaupt steht, lest ihr hier.
LFP-Akku erklärt: So funktioniert die Batterie
In den allermeisten Elektroautos finden sich Lithium-Ionen-Batterien. Nun überlegen immer mehr Hersteller wie beispielsweise Volkswagen, Mercedes oder Ford, auf LFP-Akkus zu wechseln (Quelle: teslamag.de).
„LFP“ steht als Abkürzung für Lithium-Eisenphosphat (chemisch: LiFePO₄) und gehört zu den Lithium-Ionen-Akkus. Der Unterschied zum bisher hauptsächlich verwendeten LI-Akku besteht darin, dass die positive Elektrode der Batterie aus Eisenphosphat gemacht ist. Bei den meisten anderen Lithium-Ionen-Batterien besteht diese meist aus Kobaltoxid.
Zur Erinnerung: Wie in jedem Akku werden die Ionen des Natriums verwendet, um Ladung in den Elektroden zu speichern. Eine Elektrode ist ein leitender Kontaktpunkt zum Elektrolyt, also dem Stoff, durch den die Ionen den elektronischen Strom befördern.
Vorteile der LiFePO₄-Batterie
Die Liste an Vorteilen, die Lithium-Eisenphosphat-Akkus zur besseren Alternative verglichen mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus macht, beginnt mit der Preis-Leistung. Für eine für viele Verwendungen geeignete Speicherkraft kostet die LFP-Batterie wenig, da die teuren Schwermetalle Nickel (N), Mangan (M) und Kobalt (C) nicht verbaut werden. Diese sind in der Produktion von NMC-Zellen essentiell, die LFP-Zellen nun verstärkt ersetzen.
Aufgrund des Verzichts auf diese hochgiftigen Schwermetalle sind LFP-Akkus deutlich umweltschonender. Zudem wird Kobalt des Öfteren unter zweifelhaften Umständen abgebaut. Weiterhin können sämtliche Metalle im LFP-Akku sowie große Teile der Elektrodenmaterialien recycelt werden.
Gleichzeitig bietet der Akku einen hohen und stabilen Stromfluss, was ihn besonders für Anwendungen mit hohem Maximalbedarf und Leistungsspitzen eignet. Hinzu kommt die beachtliche Lebensdauer: 10 bis 20 Jahre lang soll der Akku halten. Laut einem Langzeittest eines LFP-Akkus wies die Batterie nach 28.000 Ladezyklen noch immer 65 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität auf (Quelle: solar3.de). Robuster zeigen sich LFP-Akkus auch, wenn man sie zu 100 Prozent auflädt.
Der vermutlich größte Vorteil ist jedoch, dass die LFP-Elektrode feuerfest ist. Die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung, beispielsweise durch Überladung, hohe Temperaturen oder Kurzschlüsse, ist deutlich geringer. Das liegt daran, dass selbst bei Beschädigung der Trennschicht im Inneren der Batterie kein entzündbarer Sauerstoff freigesetzt wird (Quelle: accundu.de).
Nachteile der LFP-Zellen
Bisher klingen Akkus mit Lithium-Eisenphosphat-Elektroden wie der Traum eines jeden E-Auto-Herstellers. Jedoch gibt es einen Haken. Das Problem ist die geringere Energiedichte. Diese liegt teils deutlich unter der herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus. Rund 180 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) bringen letztgenannte Batterien auf, die Akkus mit Eisenphosphat schaffen 90 bis 110 (Quelle: smaveo.de).
Um also derzeit auf dieselbe Leistung zu kommen, braucht man mehr Zellen als bei LI-Akkus. Damit steigt nicht nur die Größe, sondern auch das Gewicht. Bei Anwendungen wie Solargeneratoren, Balkonkraftwerken oder dergleichen ist das kein Problem, bei Autos sieht das anders aus. Denn hier leidet die Reichweite.
Fazit: Die Vorteile überwiegen
Selbst wenn die LFP-Akkus deutlich schwerer und größer sind, da sie hinsichtlich der Energiedichte noch hinterherhinken, so überwiegen schon jetzt die Vorteile deutlich. Besonders die niedrigen Kosten bei der Herstellung sowie die Robustheit sind Alleinstellungsmerkmale, mit denen LI-Akkus nicht mithalten können. Das betrifft sowohl die Zyklusfestigkeit, als auch die geringere Explosions- und Brandgefahr.
Hinzu kommt die Geschwindigkeit, mit der Forscher Fortschritte in der Zellchemie verbuchen. Zuletzt schaffte es das Unternehmen SVOLT, einen LFP-Akku mit 200 Wattstunden pro Kilogramm zu bauen, die modernen Tesla-3-Modelle müssten mit rund 125 Wh/kg aufwarten können (Quelle: edison.media). Lithium-Eisenphosphat-Zellen besitzen also noch einiges an Potential, das es auszuschöpfen gilt.
