Ratgeber
LiFePO4-Akkumulatoren gehören zu den Lithium-Batterien. Sie zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer, hohe Effizienz und eine sichere Akkutechnologie aus und kommen als Starter- oder Verbraucherbatterien in Autos, Wohnmobilen oder Booten zum Einsatz. Was LiFePO4-Akkumulatoren konkret auszeichnet und worauf Sie beim Kauf achten sollten, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
LiFePO4 ist die chemische Formel für Lithium-Eisenphosphat, das die Grundlage von LiFePO4-Akkus und -Batterien bildet und der Ladungsspeicherung dient. LiFePO4-Akkumulatoren gehören systematisch gesehen zur Familie der Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) bzw. stellen eine Unterart davon dar, denn die negativen Elektroden der Batteriezellen enthalten Lithium. Im Unterschied zu Li-Kobalt- und Li-Mangan-Akkus bestehen die positiven Elektroden von LiFePO4-Zellen jedoch aus dem namensgebenden Lithium-Eisenphosphat.
Beide Elektroden sind in der LiFePO4-Zelle von einem Elektrolyt umgeben. Zwischen ihnen befindet sich ein Separator. Im Normalzustand sind auf einer Seite mehr Elektronen vorhanden als auf der anderen. Es herrscht also ein Ungleichgewicht. Der Separator dient dazu, das Ungleichgewicht aufrechtzuerhalten.
Bei der Nutzung des LiFePO-Akkus, also beim Entladen, können die Elektronen jedoch wandern und das Gleichgewicht herstellen. Dabei entsteht eine Spannung von 3,2 Volt pro LiFePO4-Zelle. Das ist etwas weniger, als bei Lithium-Ionen-Akkus mit Kobalt oder Mangan, deren Spannung bei 3,6 bis 3,7 Volt liegt. Die Spannung, die beim Entladen entsteht, wird beim Aufladen genutzt, um das Ungleichgewicht der Elektronen in der LiFePO4-Zelle wiederherzustellen.
Eine LiFePO4-Batterie besteht immer aus mehreren Zellen. So sind beispielsweise im Fall einer normalen LiFePO4-Autobatterie vier Zellen hintereinander verbaut. Auf diese Weise wird eine Spannung von 12,8 Volt erreicht. Wird ein 24-Volt-LiFePO4-Akku benötigt, können theoretisch acht Zellen hintereinander geschaltet werden, so dass sich insgesamt 25,6 Volt Spannung ergeben. In der Praxis werden jedoch meistens zwei 12-Volt-LiFePO4-Batterien als Akkupack hintereinander geschaltet.
LiFePO4-Batterien kommen zum Einsatz, wo ansonsten Blei-Säure-Batterien beziehungsweise Blei-Akkus oder Gel-Batterien Verwendung finden würden. Sie werden vorrangig als Auto- und Wohnwagenbatterien, Stromspeicher in Photovoltaikanlagen oder als mobile Stromquellen beim Camping genutzt.
Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien bieten LiFePO4-Batterien unter anderem den Vorteil, dass sie eine besonders lange Lebensdauer mit einer hohen Anzahl von Ladezyklen aufweisen. Zudem zeichnen sie sich durch ein geringes Gewicht aus. Weil sie sich nicht selbst entzünden können, gelten Lithium-Akkus mit Eisenphosphat als sehr sicher. Darüber hinaus können Lithium-Eisenphosphat-Akkus besonders niedrigen und hohen Temperaturen standhalten.
Die Nennspannung einer LiFePO-Batterie ist abhängig von der Anzahl der vorhandenen Zellen. LiFePO4-Akkus, die zum Beispiel als Kfz-Batterien verwendet werden, haben üblicherweise Nennspannungen von 12,8 Volt oder 25,6 Volt.
Die Kapazität einer LiFePO-Batterie wird in Amperestunden (Ah) angegeben. Die Kapazität entspricht dem Fassungsvermögen und der Energiemenge, die ein LiFePO4-Akku speichern und abgeben kann. Ein LiFePo4-Akku mit einer Kapazität von beispielsweise 100 Ah kann theoretisch für eine Stunde 100 Ampere abgeben oder in fünf Stunden 20 Ampere. Wie viel Kapazität eine LiFePO4-Batterie tatsächlich aufweist, ist unter anderem von der Umgebungstemperatur abhängig. LiFePO4-Akkus sind für einen Temperaturbereich von -20 °C bis zu 65 °C geeignet. Allerdings büßen sie wie alle Akkus bei niedrigen Temperaturen etwas an Kapazität ein. Bei -20 °C können Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren immerhin noch 80 % der Nennkapazität aufbringen.
Die Entladekapazität eines LiFePO4-Akkus ist auch nach längerer Laufzeit mit 90 % größer als bei Blei- oder AGM-Batterien, deren Entladekapazität im Laufe der Zeit nachlässt und oft nur bis zu 50 % reicht. Das liegt unter anderem daran, dass es bei einem LiFePO4-Akku keinen Memory-Effekt gibt, der sich negativ auf die Kapazität eines Akkus auswirkt. Zudem hat ein LiFePO4-Akku eine geringe Selbstentladung von nur 2 % pro Monat. Mehrere Lithium-Eisenphosphat-Batterien können zu einem Akkupack hintereinandergeschaltet werden, um die Spannung und die Kapazität zu erhöhen.
LiFePO4-Akkus punkten mit einer langen Lebensdauer. Sie halten etwa drei Mal so lange wie eine Blei-Säure-Batterien. Die Lebensdauer einer Blei-Säure-Batterie liegt bei etwa zwei Jahren und 1.000 Ladezyklen. LiFePO4-Batterien schaffen 3.000 Ladezyklen oder mehr. Würden man einen LiFePO4-Akku mit 3.000 Ladezyklen täglich laden, hielte er mehr als acht Jahre. Die Lebensdauer lässt sich verlängern, wenn ein Tiefentladen und Überladen vermieden und ein geeignetes Ladegerät verwendet wird.
LiFePO4-Akkus haben ein wesentlich geringeres Gewicht als Blei-Säure- und AGM-Batterien. Große LiFePO4-Akkus wiegen in der Regel weniger als 30 kg. Kleine Akkus bringen sogar nur ein Gewicht von unter 2 kg auf die Waage. Das Gewicht ist abhängig von der Leistung des LiFePO4-Akkus.
LiFePO4-Akkus verfügen standardmäßig über ein Batterie-Management-System (BMS). Das BMS regelt die Ladevorgänge und schützt die Lithium-Batterie vor Überladung und Tiefentladung.
Beides kann die Lebensdauer verkürzen. Von Überladen spricht man, wenn dem LiFePO4 beim Aufladen mehr Energie zugeführt wird als es benötigt. Eine Tiefentladung liegt bei einem LiFePO4-Akku vor, wenn die Spannung unter 2,4 Volt fällt.
Da in einem LiFePO4-Akkumulator immer mehrere Zellen verbaut sind, ist es wichtig, dass diese gleichmäßig aufgeladen und entladen werden. Auch dafür sorgt das BMS. Zudem überwacht es die Betriebstemperatur des LiFePO-Akkus. Bei Über- oder Unterspannung oder bei zu viel Wärme schaltet das BMS die LiFePO-Batterie aus und nach Regulierung des Batteriezustands wieder an.
Die Daten des BMS können Sie bei manchen Modellen auf einem Display ablesen. Komfortabel und nützlich ist es, wenn ein BMS mit Bluetooth ausgestattet ist und Sie die Batterie mit einer App auf Ihrem Smartphone überwachen können.
LiFePO4-Akkus werden vorrangig in Pkw, Wohnmobilen und Motorbooten als Starterbatterien genutzt. Daneben kommen sie als Stromspeicher für Photovoltaik-Anlagen oder und als Energiequellen beim Camping zum Einsatz. Welche Spannung eine LiFePO4-Batterie bieten muss, hängt vom elektrischen Verbraucher ab.
LiFePO4-Akkus werden vorrangig in Pkw, Wohnmobilen und Motorbooten als Starterbatterien genutzt. Daneben kommen sie als Stromspeicher für Photovoltaik-Anlagen oder und als Energiequellen beim Camping zum Einsatz. Welche Spannung eine LiFePO4-Batterie bieten muss, hängt vom elektrischen Verbraucher ab.
Autobatterien für Pkw erfordern in der Regel 12 Volt, für Lkw und vergleichbar große Kfz sowie Motorboote 24 Volt. Welche Nennkapazität vonnöten ist, hängt ebenfalls vom Anwendungsfall ab. Suchen Sie eine Starterbatterie für Ihren Pkw, finden Sie in Ihren Fahrzeugunterlagen Informationen zu Nennleistung und Kälteprüfstrom.
Ein Batterie-Management-System mit Bluetooth-Funktion ist empfehlenswert, wenn die sachgemäße Funktion des LiFePO4-Akkus besonders relevant ist, beispielsweise bei der Verwendung in einer Photovoltaikanlage oder in Industriefahrzeugen. Achten Sie auch auf einen geeigneten IP-Schutz. Die IP-Schutzart gibt an, inwieweit eine Batterie gegen Staub und Schmutz, Berührungen und Nässe geschützt ist. Gängig ist die Schutzklasse IP65. Damit ist ein Akku sicher vor Staub, Berührungen und Strahlwasser.
LiFePO4-Akkus sind von Hause aus wartungsarm. Werden sie selten genutzt, sollten sie etwa alle fünf bis sechs Monate aufgeladen werden. Zum Laden ist ein geeignetes Ladegerät notwendig. Die Ladegeräte müssen auf die Größe des Lithium-Akkus ausgerichtet sein und die passende Ladespannung und Kennlinie (CC/CV) aufweisen. Ladegeräte für Blei- oder Gel-Akkus sind in der Regel nicht kompatibel.
Gibt es Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus nur als Autobatterien?
Nein, Sie erhalten LiFePO4-Akkus auch in anderen Formen, beispielsweise als Mignonbatterien (AA-Batterien).
Sind Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus umweltfreundlich?
LiFePO4-Akkus sind insofern umweltfreundlich, als sie weder Schwermetalle noch giftige Säure enthalten und recycelbar sind.
Wie teuer sind Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus?
Im Vergleich zu Blei- oder Gel-Akkus sind LiFePo4-Akkus recht teuer. Sie kosten meistens mehrere hundert Euro bis hin zu mehreren Tausend Euro.