Lithium-Eisen Batterien

Technik

Lithium-ferro batterijen LiFePo4 steht für Lithium-Eisenphosphat und ist eine der neuesten Entwicklungen auf dem Akkumarkt. Diese vollkommen neuen Batteriezellen verwenden Lithium-Eisenphosphat als Kathode. Seit 1997 wird diese Technik bei Lithium-Ionen-Batterien verwendet und ersetzt damit das weniger umweltfreundliche Cobalt, das zudem teurer und unsicherer ist. Die Leitfähigkeit von LiFePo4-Kathoden konnte durch den Einsatz von LiFePo4-Nanopartikeln, sowie einer Kohlenstoffbeschichtung verbessert werden,  wodurch sich die Ionen und Elektronen innerhalb der Batterie noch schneller bewegen können.
Aufgrund des festen Elektrolyts und der chemischen Zelleigenschaften gelten LiFePo4-Zellen als sehr sicher, d.h. ein thermisches Durchgehen (, das zu einem Brand führen kann,) ist ausgeschlossen. Bei herkömmlichen auf Cobalt basierenden Akkus kann bei Überladung Sauerstoff freigesetzt werden, der im schlimmsten Fall zum Entflammen der Zellen führt. Hohen und niedrigen Temperaturen gegenüber reagieren LiFePo4-Zellen umempfindlich. Ihre Lebensdauer fällt Dank geringer Selbstentladung und hoher Impulsbelastbarkeit relativ hoch aus. Zellspannungen von 2.1Volt bis hin zu 5 Volt sind möglich!
Mit dem Erscheinen von Lithium-Polymer-Zellen auf dem Markt, die jede Form annehmen können, scheint vorläufig das Ende von zylinderförmigen Zellen gekommen zu sein. Doch LiFePo4-Zellen besitzen nach wie vor eine Zylinderform, wobei diese etwas wicker und kürzer ausfällt als die von Li-Ionen oder NiMH-Zellen.
  

Laden - Entladen

Einer der großen Vorteile von Li-Fe ist die lange Lebensdauer und Umweltfreundlichkeit. Die Zellen können bis zu 2.000 Mal aufgeladen werden. Das ist fast vier Mal so häufig wie bei einer herkömmlichen NiMH-Zelle mit 500 Ladezyklen! Zusätzlich erfolgt der Ladeprozess auch noch schneller. Nur rund eine halbe Stunde dauert es bis ein LiFe-Akku geladen ist (in Abhängigkeit vom Ladegerät). Augenfällig ist auch die hohe Resistenz gegenüber hohen Temperaturen im Vergleich zu LiPo-Zellen. Ob bittere Kälte (-20°C) oder sengende Hitze (+60°C): nichts scheint den LiFe-Zellen etwas auszumachen. Daher eignet sich diese Technik für fast alle Geräte in den unterschiedlichsten Bereichen. 
LiFePo4-Akkus verwenden keine giftigen Schwermetalle, weshalb Sie umweltfreundlicher als NiCad und Bleiakkus sind. Ein letzter Vorteil stellt ihr leichtes Gewicht dar. 



Gebrauch

LiFe-Zellen sind viel sicherer als andere Akkusorten: weder bei Überladung, Überhitzung, Kurzschluss oder anderen Beschädigungen kann eine Explosion entstehen. Gegenüber den zahlreichen Vorteilen, wie Langlebigkeit, kurze Ladezeit, Umweltfreundlichkeit und leicht im Gewicht steht lediglich ein großer Nachteil gegenüber: LiFe cellen LiFe-Akkus sind derzeit noch sehr teuer auf dem Markt. Außerdem gibt es noch diverse Streitgespräche um das Patent, so dass sich viele Fabrikanten mit der Produktion noch zurückhalten oder Ausschau nach guten Alternativen halten. Aufgrund der vielen positiven Eigenschaften eignen sich Li-Fe-Akkus besonders für z.b. Laptops, USV-Systeme und viele weitere akkubetriebene Gerätschaften, sowie Hybridautos.  Phosphate reduzieren die Nachteile von Cobalt ungemein, die vor allem Umweltschädlichkeit, Sicherheit und Kosten sind. Dem gegenüber steht eine um 14% geringere Energiedichte, allerdings werden höhere Energievarianten noch untersucht. Dank der hohen Sicherheit können zukünftig auch größere Zellen produziert werden, da auf Sicherheitsregeln wie bei den bisherigen Cobalt-Zellen verzichtet werden kann. Die erste Massenproduktion an Li-Fe-Zellen arbeiten mit einer Spannung von 3,2 Volt und einer Kapazität von 1.200mAh. Es gibt sogar auch nicht-wiederaufladbare LiFePo4-Batterien im AA-Standartbatterieformat mit 1.5 Volt und 2.900mAh Kapazität erhältlich. Der erste Yanec-Akku, der von dieser Technologie Gebrauch gemacht hat, ist der VPX0111 Werkzeugakku für Black&Decker. Nicht verwunderlicht ist, dass es sich um einen Bohrmaschinen-Akku handelt. Schließlich werden gerade hierfür Akkus mit außerordentlichen Eigenschaften benötigt! 


Vorteile

  • Laden und lagern in jedem Zustand möglich (leer, halbvoll und voll);  zwischenzeitliches Laden ist unnötig 

  • Tiefenentladung hinterläßt keinen bleibenden Schaden am Akku

  • Sehr schnell aufladbar 

  • Kein Memory-Effekt

  • Keine Explosionsgefahr

  • Kontact mit Wasser ist ungefährlich 


  • Nachteile

  • Niedrigere Kapazität als Standart-Li-Ion-Zellen: 3.0V nominale Spannung (Lithium-Ion: 3.7V)

  • Eingeschränkte Verwendbarkeit

  • Hoher Preis


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