LiFePO4-Batterie: Alles was man wissen muss (Gesamtübersicht 2023)

Bei LiFePO4-Batterien handelt es sich um wiederaufladbare Lithium-Ionen-Phosphat-Batterien, die Lithium-Eisen-Phosphat als Kathodenmaterial verwenden. Ihre einzigartige chemische Zusammensetzung übertrifft andere wiederaufladbare Batterien und macht sie zur bevorzugten Wahl, wenn es um die Speicherung von Energie geht.

LiFePO4 ist bekannt für seine überlegene Haltbarkeit, seine Effizienz, seine Anpassungsfähigkeit, seine Sicherheit und seine Umweltfreundlichkeit. Die Feinheiten einer Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie werden wir in diesem Artikel untersuchen. Warum diese Batterie für viele die erste Wahl ist, lesen Sie hier.

LiFePO4 wurde erstmals Anfang der 90er Jahre von Dr. John Goodenough an der Universität Texas entdeckt, als er und sein Team Lithium-Eisenphosphat als potenzielles Kathodenmaterial für Lithiumionenbatterien entdeckten.

Obwohl die Entdeckung schon vor langer Zeit gemacht wurde, begann die Anwendung in großem Maßstab erst in den 2000er Jahren, als die Batterietechnologie und die Nachfrage nach nachhaltigen Energielösungen an Bedeutung gewannen. Bei der Entwicklung von LiFePO4-Batterien haben einige Hersteller, wie z. B. A123 Systems, eine wichtige Rolle gespielt und sie ins Rampenlicht gerückt.

LiFePO4- oder Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien werden in verschiedenen Branchen und Technologien aufgrund ihrer Effizienz und Langlebigkeit eingesetzt. Einige häufige Anwendungen sind

Campingplätze, Dörfer, abgelegene Hütten und Fernerkundungsgeräte verwenden LiFePO4-Batterien, um Energie aus erneuerbaren Quellen oder von Generatoren zu speichern. LiFePO4-Batterien stellen eine zuverlässige Stromversorgung zur Verfügung, wenn das Stromnetz in solchen Umgebungen nicht zur Verfügung steht.

Die tragbare Powerstation von Ugreen ist ein zuverlässiges Stromversorgungssystem, bei dem LiFePO4-Batterien zum Einsatz kommen, die eine Lebensdauer von mehr als 3.000 Zyklen und eine 6-fache Lebensdauer aufweisen.

LiFePO4-Batterien zeichnen sich durch hohe Leistung, Sicherheit und lange Lebensdauer aus. Aus diesem Grund werden sie in Elektrofahrzeugen eingesetzt. Zur Verbesserung des Leistungsbereichs haben EV-Unternehmen wie Tesla LiFePO4-Batterien in ihre EVs integriert.

LiFePO4-Batterien werden verwendet, um verschiedene tragbare Geräte wie Smartphones, Laptops, Powerbanks und Tablets mit Strom zu versorgen. Gründe dafür sind die kompakte Größe, die Sicherheit, die längere Lebensdauer und die im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Batterien extrem hohe Energiedichte.

Führende Smartphone-Hersteller wie Xiaomi verwenden LiFePO4-Batterien in all ihren Geräten, um deren Sicherheit und Leistung zu verbessern.

Auch in den tragbaren Powerstationen  von Ugreen kommen LiFePO4-Batterien zum Einsatz, um ein Höchstmaß an Funktionalität und eine deutlich längere Lebensdauer zu gewährleisten.

Erneuerbare Energie ist die Energie aus Solar- und Windkraftanlagen, und eine der sichersten Möglichkeiten zur Speicherung dieser Energie für den späteren Gebrauch ist eine Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie. Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien sind sehr zuverlässig und effizient, wenn es darum geht, erneuerbare Energien in die verschiedenen Netze zu integrieren. Aus diesem Grund verlassen sich viele Menschen in diesem Bereich auf LiFePO4-Batterien.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV) bieten eine Notstromversorgung für den Fall eines Ausfalls oder von Schwankungen in der Hauptstromversorgung eines Gebäudes und verwenden LiFePO4-Batterien. Sie eignen sich ideal für USV-Systeme aufgrund ihrer langen Lebensdauer und ihres hohen Wirkungsgrades.

Stromversorgungssysteme für Schiffe und Wohnmobile erfordern eine längere Nutzung von Strom unabhängig vom Stromnetz, und nur LiFePO4-Batterien haben sich als ausreichend leistungsfähig für diese beiden Systeme erwiesen. Sie sind die bevorzugte Wahl für die Speicherung von Energie in diesen Systemen, da sie leicht und langlebig sind. Außerdem werden sie im Wesentlichen für elektrische Schiffsantriebe verwendet.

In der Telekommunikation werden Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus häufig in Basisstationen und Mobilfunkmasten verwendet. Dies liegt daran, dass sie auch unter schwierigen Betriebsbedingungen effizient arbeiten können und eine längere Lebensdauer sowie eine hohe Energiedichte aufweisen.

Viele schnurlose Elektrowerkzeuge sind für einen effizienten Betrieb auf LiFePO4-Batterien aufgrund ihrer hohen Energiedichte angewiesen. Verglichen mit anderen Lithium-Ionen-Akkus bieten sie eine längere Lebensdauer und eine schnellere Aufladung.

Große Energiespeichersysteme benötigen ein stabiles Netz. LiFePO4-Batterien bieten die Stabilität und Effizienz, die sie zur Bewältigung von Spitzenlasten und zum Ausgleich von Schwankungen benötigen.

LiFePO4-Batterien werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit in medizinischen Geräten eingesetzt. Dazu gehören Defibrillatoren, Insulinpumpen und andere medizinische Überwachungsgeräte. Für kritische medizinische Anwendungen bieten sie eine stabile Stromversorgung und eine lange Lebensdauer.

LiFePO4-Batterien sind wegen ihrer einzigartigen Zyklenlebensdauer beliebt. Dabei handelt es sich um die Anzahl der Lade-/Entladezyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Gesamtkapazität deutlich abnimmt. Hinsichtlich der Lebensdauer sind Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien anderen Batteriearten weit überlegen. Eine ordnungsgemäß gewartete LiFePO4-Batterie kann 2000 bis 7000 Zyklen oder mehr überstehen, je nachdem, wie sie betrieben und entladen wird.

Für die langfristige Energiespeicherung und -nutzung ist sie aufgrund ihrer Langlebigkeit und Effizienz eine nachhaltige und wirtschaftliche Lösung. Mit einer Lebensdauer von mehr als 3.000 Zyklen und einer sechsmal längeren Lebensdauer verkörpert die Ugreen-Powerstation diese herausragende Eigenschaft.

LiFePO4-Batterien bieten im Vergleich zu anderen Batterien eine ganze Reihe von Vorteilen, die sie in vielen Industriezweigen zur ersten Wahl gemacht haben. Nach der Beantwortung der Frage "Was ist eine LiFePO4-Batterie?" wollen wir uns nun mit den Vorteilen von LiFePO4-Batterien im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Batterien beschäftigen.

LiFePO4-Batterien sind sehr stabil und haben ein geringes Risiko, thermisch durchzugehen oder gefährlich zu brennen. Das macht sie sicherer als andere Lithium-Ionen-Batterien. Für Anwendungen wie Elektronik und Elektrofahrzeuge, mit denen die Menschen täglich in Berührung kommen, ist dies von entscheidender Bedeutung.

Die meisten Blei-Säure-Batterien haben beim Laden und Entladen einen Wirkungsgrad von 80 Prozent, während LiFePO4-Batterien einen Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent haben. Beim Laden von LiFePO4-Batterien wird die Energie der Stromquelle umgewandelt und in den Zellen der Batterie gespeichert.

Der hohe Ladewirkungsgrad der Batterie ist ein Garant für die verlustfreie Speicherung der während des Ladevorgangs zur Verfügung gestellten Energie. Die Ugreen PowerRoam Power Station verfügt über einen sehr hohen Wirkungsgrad sowohl beim Laden als auch beim Entladen, was sie zur ersten Wahl für den Einsatz in tragbaren Stromstationen macht.

Lithium-Eisen-Batterien sind auch bei extremsten Temperaturen noch funktionsfähig und eignen sich daher für den Einsatz unter extremen klimatischen Bedingungen. Für Anwendungen in abgelegenen Gebieten und rauen Klimazonen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, ist dieser Vorteil besonders wertvoll. Sie funktionieren hervorragend bei Temperaturen von -20°C bis 50°C.

LiFePO4-Batterien enthalten keine giftigen oder umweltgefährdenden Stoffe wie Cadmium oder Blei. Dadurch sind sie leicht recycelbar. Darüber hinaus erfüllen sie alle Anforderungen der europäischen RoHS-Richtlinie für gebrauchte Batterien. Damit Sie dies nicht tun müssen, haben es sich viele Organisationen zur Aufgabe gemacht, gebrauchte Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien zu sammeln und zu recyceln.

Die Lebensdauer von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien liegt bei über 2000 Ladezyklen im Vergleich zu 300 Zyklen bei Bleibatterien. Bei richtiger Pflege kann eine LiFePO4-Batterie bis zu 8 Jahre halten.

LiFePO4-Batterien wiegen trotz ihrer höheren Kapazität von ca. 10AH bis 1000AH nur ein Drittel herkömmlicher Batterien, die den gleichen Zweck erfüllen. Dieses hohe Leistungs-zu-Gewicht-Verhältnis führt zu kleineren Batteriepaketen und damit zu weniger Platzverschwendung. Dies ist ein großer Vorteil für Boote und abgelegene Einrichtungen. Dieser Vorteil macht das Ugreen-Energieversorgungssystem ideal, um es in abgelegenen Gebieten zu verwenden und zu campen.

LiFePO4-Batterien sind schnell aufladbar. Das bedeutet weniger Ausfallzeiten. Dies verbessert das allgemeine Nutzererlebnis und erhöht die Effizienz der Nutzung. Ein perfektes Beispiel für diesen Vorteil von reduzierten Ausfallzeiten und erhöhtem Komfort ist die tragbare Energiestation von Ugreen.

LiFePO4-Batterien sind Selbstversorger und müssen zur Erhöhung der Lebensdauer oder zur Verlängerung der Betriebsdauer nicht gewartet werden. Auch vom Memory-Effekt, der bei vielen Lithium-Ionen-Batterien durch unvollständige Entladung vor dem Wiederaufladen auftritt, sind sie kaum betroffen.

Kobalt, ein Grundstoff anderer Lithium-Ionen-Batterien, wird bei Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien nicht verwendet. In der Demokratischen Republik Kongo werden mehr als 70 Prozent des weltweit geförderten Kobalts unter menschenunwürdigen Bedingungen abgebaut.

Für bessere Bedingungen in diesen Gebieten, unter anderem für die Abschaffung von Kinderzwangsarbeit, setzen sich zahlreiche Nichtregierungsorganisationen und Menschenrechtsaktivisten ein. Im Gegensatz dazu werden LiFePO4-Batterien unter ethischen Gesichtspunkten hergestellt, ohne dass es einen Hintergrund oder eine Vorgeschichte von unmenschlichen Aktivitäten gibt, was sie zu einer sicheren Wahl für Menschen macht, die sich ihrer ethischen Verantwortung bewusst sind.

Sowohl Lithium-Eisen-Phosphat- als auch Blei-Säure-Batterien sind Energiespeicher, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile haben. Es gibt jedoch eine Reihe von Faktoren, die für die Bevorzugung der einen oder anderen Lösung sprechen.

Verglichen mit Blei-Säure-Batterien weisen LiFePO4-Batterien eine höhere Energiedichte auf und können daher mehr Energie pro Volumen- und Gewichtseinheit speichern. LiFePO4-Batterien benötigen im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien ein kleineres Batteriepaket für die gleiche Energiekapazität. Blei-Säure-Batterien sind jedoch schwerer und sperriger. In der Ugreen Power Roam Power Station1200W werden LiFePO4-Batterien verwendet, wodurch sie sehr tragbar und leicht zu transportieren ist.

In Bezug auf die Lebensdauer verringert sich die Kapazität von Blei-Säure-Batterien mit jedem Lade-/Entladezyklus, wohingegen Entladezyklen bei LiFePO4-Batterien nicht signifikant sind. Nach 300 bis 500 Zyklen beginnen Blei-Säure-Batterien ihre Energiespeicherkapazität zu verlieren.

Bei Lithium-Ionen-Batterien und LiFePO4-Batterien handelt es sich um zwei verschiedene Arten von wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien, die sich jedoch in dem für die Kathode verwendeten Material unterscheiden. LiFePO4-Batterien gelten aufgrund ihrer chemischen Stabilität und der geringeren Gefahr einer thermischen Durchkondensation oder Überhitzung als sicherer als Lithium-Ionen-Batterien.

Die Energiedichte beider Batterien ist ein weiterer zu berücksichtigender Faktor. Im Vergleich zu vielen Lithium-Ionen-Batterien weisen LiFePO4-Batterien eine geringere Energiedichte auf. Hinzu kommt, dass LiFePO4-Batterien etwas längere Ladezeiten haben, da sie konservativer geladen werden. Obwohl sie aufgrund ihrer hohen Energiedichte schneller geladen werden können, sind Lithium-Ionen-Batterien anfällig für Überhitzung.

Da die meisten Lithium-Ionen-Batterien Kobalt enthalten, das potenziell gesundheitsschädlich ist, gelten sie außerdem als gefährlich und giftig für die Umwelt.

Bei NiCd-Batterien handelt es sich ebenfalls um eine Art von wiederaufladbaren Batterien, die für eine Reihe von Anwendungen verwendet werden, aber sie enthalten eine giftige Substanz, die unter dem Namen Cadmium bekannt ist. Ihr Recycling ist sehr schwierig, und bei unsachgemäßer Entsorgung können sie die Ursache für Gesundheitsschäden und Umweltverschmutzung sein.

NiCd-Batterien haben einen guten Zyklus. Sie können jedoch nicht mit LiFePO4-Batterien verglichen werden. Ein großer Nachteil von Nickel-Cadmium-Batterien ist, dass sie unter dem "Memory-Effekt" leiden, d. h. sie "merken" sich, dass sie teilentladen wurden, und verlieren an Kapazität, wenn sie nicht vollständig aufgeladen werden. LiFePO4-Batterien haben keinen Kapazitätsverlust, wenn sie vor der Vollentladung wieder aufgeladen werden.

Im Hinblick auf die Tragbarkeit sind LiFePO4-Batterien leichter und besser für den Transport geeignet. NiCd-Batterien sind aufgrund ihrer primären Zusammensetzung sehr schwer. LiFePO4-Batterien sind teurer als NiCd-Batterien. Sie bieten jedoch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. LiFePO4-Batterien sind zwar teurer als NiCd-Batterien, aber sie bieten mehr für ihr Geld: Sie sind langlebiger und leistungsfähiger als NiCd-Batterien, so dass sich Ihre Investition langfristig auszahlt.

LiFePO4-Batterien gehören zu den sichersten Batterietypen überhaupt. Sie sind eine sehr sichere Option für verschiedene Anwendungen, da sie eine ungiftige Chemie, eine ausgezeichnete thermische Stabilität und ein geringes Risiko für thermische Durchschläge aufweisen. LiFePO4 gilt als die sicherste Batterie im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Batterien. Die Sicherheit ist einer der Gründe für die Entwicklung und Akzeptanz von LiFePO4-Batterien als effiziente Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.

Obwohl LiFePO4-Batterien viele Vorteile bieten, haben sie auch einige Nachteile, wie z. B. hohe Kosten, lange Ladezeiten und begrenzte Anwendungen für hohe Ströme. Diese Nachteile können alle auf die eine oder andere Weise überwunden werden. Aus diesem Grund sind LiFePO4-Batterien nach wie vor die bevorzugte Wahl in verschiedenen Branchen.

Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien weisen, verglichen mit anderen Lithium-Ionen-Batterien, in der Regel eine niedrige Nennspannung auf, was ihre Verwendung in bestimmten Anwendungen, bei denen eine hohe Spannung benötigt wird, einschränken kann. Typischerweise liegt die Spannung bei 3,2 Volt pro Zelle, während andere Batterien mit 3,6 bis 3,7 Volt pro Zelle arbeiten. Dies hat zur Folge, dass zur Erzielung der gewünschten Spannung bei Anwendungen mit höheren Spannungen mehr Zellen in Reihe geschaltet werden müssen, was zu größeren und schwereren Batteriepacks führt.

LiFePO4 auf einer Batterie steht für Lithium-Eisen-Phosphat und bezieht sich auf die chemische Zusammensetzung des Materials, das in der Kathode der Batterie verwendet wird. Hier ist die vollständige Bedeutung von LiFePO4;

Li- Li steht für Lithium. Lithium ist eines der wichtigsten Elemente in der Anode der Batterie.

Fe- Fe ist Eisen, ein weiterer Hauptbestandteil der Kathode. In der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie (LiFePO4) verbindet sich Eisen mit Phosphat.

PO4: PO4 steht für Phosphat, eine chemische Verbindung, die vier Sauerstoffatome an ein Phosphoratom bindet. In LiFePO4-Batterien bildet das Phosphat das Rückgrat des Kathodenmaterials, in dem alle Eisen- und Lithiumatome miteinander verbunden sind. Diese Chemie verleiht LiFePO4 seine zahlreichen Vorteile.

LiFePO4-Batterien gelten aufgrund ihrer ungiftigen Chemie, der geringeren Gefahr thermischer Durchschläge, längerer Zyklenlebensdauer, hoher Energieeffizienz und besserer Recyclingfähigkeit als umweltfreundlicher. Durch den vollständigen Verzicht auf giftige Stoffe wie Kobalt oder Kadmium, die in anderen Lithium-Ionen-Batterien enthalten sind, wird die Umwelt geschont. Außerdem bedeutet ihre lange Lebensdauer, dass sie seltener ausgetauscht werden müssen. Dies bedeutet, dass weniger Batterien auf Mülldeponien landen.