Was sind LFP-Akkus?
LFP steht für Lithium-Eisenphosphat oder Lithium-Ferrophosphat, oft auch als LiFePO4 abgekürzt. LFP-Batterien gehören zur Familie der Lithium-Ionen-Batterien und finden Verwendung in Stromspeichern, Elektroautos, Smartphones, Laptops und vielen anderen Geräten.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien besteht die positive Elektrode (Kathode) bei LFP-Akkus nicht aus Lithium-Cobalt-Oxid, sondern aus Lithium-Eisenphosphat. Durch diese Zusammensetzung wird bei der chemischen Reaktion in der Batterie kein Sauerstoff freigesetzt, was das Risiko einer Überhitzung und eines sogenannten “thermischen Durchgehens” reduziert. Daher gelten LFP-Batterien als besonders sicher, robust und langlebig.
LFP-Akkus funktionieren nach demselben Prinzip wie andere Lithium-Ionen-Batterien. Sie bestehen aus vier Hauptkomponenten:
- Positive Elektrode (Kathode) aus Lithium-Eisenphosphat
- Negative Elektrode (Anode) aus Graphit
- Elektrolyt, der die Elektroden in der Batteriezelle umgibt
- Separator, eine dünne Schicht, die die Elektroden voneinander trennt und nur eine begrenzte Menge an Lithium-Ionen durchlässt.
Beim Ladevorgang wandern die positiv geladenen Lithium-Ionen durch den Separator von der Kathode zur Anode und lagern sich dort im Graphit ein. Beim Entladen bewegen sich die Lithium-Ionen in die entgegengesetzte Richtung zurück zur Kathode. Durch diese Bewegung der Ionen entsteht ein elektrischer Strom, der von angeschlossenen Verbrauchern genutzt werden kann.
Anwendungsgebiete von LFP-Akkus
Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind dank ihrer hohen Zyklenfestigkeit, den erlaubten hohen Be- und Entladeströmen und der geringen Neigung zur Überhitzung ideal für den Einsatz in stationären Stromspeichern und Elektrofahrzeugen geeignet.
In stationären Anwendungen wie Photovoltaik-Heimspeichern werden LFP-Akkus bereits vielfach eingesetzt. Ihre Robustheit und die thermische Sicherheit sind hier von großem Vorteil. Auch in der Industrie, etwa in Notstromversorgungen oder als Pufferspeicher, kommen LFP-Batterien zum Einsatz.
Seit einigen Jahren hält die LFP-Technologie auch verstärkt Einzug in die Elektromobilität. Autohersteller wie Tesla, BYD und Ford setzen in ihren Elektroautos auf LFP-Akkus. Die hohen Lade- und Entladeströme sowie die geringe Neigung zur Überhitzung sind hier wichtige Argumente. Zwar sind LFP-Akkus etwas schwerer als andere Lithium-Ionen-Batterien, doch durch die kontinuierliche Weiterentwicklung konnten Gewicht und Größe bereits reduziert werden.
Empfehlung: SENEC Produkte mit LFP-Technologie
Wir von SENEC setzen bei unseren Heimspeicher-Systemen seit 2024 ausschließlich auf die innovative LFP-Technologie. Passend zu Ihren individuellen Anforderungen stehen Ihnen zwei moderne Speicherlösungen zur Verfügung:
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Mit den LFP-Akkus in unseren SENEC Heimspeichern profitieren Sie von einer sicheren, langlebigen und nachhaltigen Batterietechnologie. Dank der hohen Zyklenfestigkeit und Robustheit sind die Speicher auf viele Jahre zuverlässigen Betrieb ausgelegt.
Vorteile von LFP-Akkus
Langlebig: Lithium-Eisenphosphat-Akkus zeichnen sich durch eine besonders hohe Zyklenfestigkeit aus und können über Tausende von Lade- und Entladezyklen betrieben werden, bevor ihre Kapazität unter 75% der Ursprungskapazität fällt.
Sicher: Da bei der chemischen Reaktion in LFP-Akkus kein Sauerstoff freigesetzt wird, neigen sie weniger zu Überhitzung und thermischem Durchgehen. Im Falle eines Fehlers setzen LFP-Akkus deutlich weniger Sauerstoff frei als andere Lithium-Ionen-Akkus, was das Brandrisiko erheblich verringert.
Robust: LFP-Akkus sind besonders unempfindlich gegen mechanische Einflüsse wie Stöße und Schläge.
Nachhaltig: Sie enthalten keine giftigen Schwermetalle wie Nickel oder Cobalt und sind genauso recycelbar wie andere Lithium-Ionen-Batterien.
Wirtschaftlich: Durch das kostengünstige Eisenphosphat als Kathodenmaterial sind LFP-Akkus in der Herstellung relativ preiswert. In Kombination mit ihrer langen Lebensdauer macht sie das sehr wirtschaftlich.
Hohe Lade- und Entladeströme: Die hohe Lade- und Entladeleistung von LFP-Akkus prädestiniert sie für den Einsatz in Stromspeichern und Elektrofahrzeugen.
Nachteile von LFP-Akkus
Trotz ihrer vielen Vorteile weisen LFP-Akkus auch einige Nachteile auf:
Geringere Energiedichte und höheres Gewicht: Im Vergleich zu NMC- oder NCA-Akkus haben LFP-Batterien eine geringere Energiedichte. Dies führt dazu, dass LFP-Akkus für die gleiche Speicherkapazität größer und schwerer sind als andere Lithium-Ionen-Akkus.
Größe und Gewicht: Aufgrund der geringeren Energiedichte sind LFP-Akkus in der Regel größer und schwerer als vergleichbare Lithium-Ionen-Akkus anderer Technologien.
Relativ neue Technologie: LFP-Batterien werden erst seit etwa 15 Jahren als stationäre Stromspeicher eingesetzt. Es gibt daher noch weniger Langzeiterfahrungen mit dieser Technologie im Vergleich zu anderen etablierten Lithium-Ionen-Batterietypen.
Sicherheit von LFP-Akkus
Grundsätzlich besteht bei allen akkubetriebenen Geräten ein gewisses Risiko, dass die enthaltenen Batterien überhitzen oder Feuer fangen – etwa weil die Batteriezelle beschädigt ist oder weil der Akku großer Hitze oder Kälte ausgesetzt wird. Vereinzelt hört man von solchen Vorfällen mit Smartphone-Akkus, Elektroautos und auch bei Stromspeichern.
Wir bei SENEC haben uns für den Einsatz von LFP-Akkus in unseren Speicherprodukten entschieden, weil die Lithium-Eisenphosphat-Technologie mehr als alle anderen Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Sicherheit und Langlebigkeit überzeugt. Die chemische Zusammensetzung der LFP-Akkus spielt dabei eine entscheidende Rolle. Aus den Aktivmaterialien der LFP-Batterien wird selbst unter hohen thermischen Belastungen kaum Sauerstoff freigesetzt. Sollte in der Batteriezelle ein Fehlerfall auftreten, durch den eine Batteriezelle sich sehr stark erhitzen kann, so neigen LFP-Batterien wesentlich weniger zu einer Selbstentzündung als zum Beispiel NMC- oder NCA-basierte Lithiumbatterien. Weiterhin sorgt die im Vergleich mit NMC und NCA geringere Energiedichte der Zellen dafür, dass sie unempfindlicher gegen Temperaturschwankungen und mechanische Einflüsse sind.
Diese Produkteigenschaften bestätigt auch der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) in seinem Kompendium “Lithium-Ionen-Batterien”, das sich mit den Eigenschaften und den Merkmalen der unterschiedlichen Lithium-Ionen-Batterietypen beschäftigt.
Lebensdauer von LFP-Akkus
Aufgrund ihrer geringeren Energiedichte gelten LFP-Akkus oft als weniger leistungsfähig als andere Lithium-Ionen-Batterien. Dem steht jedoch die Erkenntnis gegenüber, dass LFP-Batterien deutlich langlebiger sind als vergleichbare Technologien. Die Lebensdauer von Batterien wird meist in Form ihrer Zyklenzahl angegeben – das ist die Anzahl vollständiger Lade- und Entladezyklen, die ein Akku schafft, bis seine Kapazität unter 75% der ursprünglichen Ladekapazität fällt.
Lithium-Ionen-Akkus mit NMC- oder NCA-Technologie erreichen etwa 3.000 Ladezyklen. Viele LFP-Akkus hingegen schaffen zwischen 5.000 und 10.000 Ladezyklen, bis ihre Kapazität unter 75% sinkt. Das bedeutet, dass sich LFP-Akkus deutlich länger in Stromspeichern oder Elektroautos nutzen lassen als andere Lithium-Ionen-Batterien. Diese hohe Zyklenfestigkeit ist einer der größten Vorteile der LFP-Technologie.
Umweltfreundlichkeit der LFP-Technologie
Lithium-Eisenphosphat-Akkus gelten aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung als umweltfreundlich. Die Batterien enthalten keine giftigen Schwermetalle wie Nickel oder Cadmium. Auch das teilweise unter kritischen Bedingungen abgebaute Cobalt ist in LFP-Akkus nicht enthalten. Stattdessen wird als Kathodenmaterial Eisen(III)-phosphat verwendet – ein in der Natur vorkommendes Material.
Aus diesem Grund können LFP-Akkus nicht nur nachhaltiger und kostengünstiger produziert werden als andere Lithium-Ionen-Akkus, sie sind genauso gut recycelbar wie vergleichbare Lithium-Ionen-Batterien. Lediglich der Elektrolyt kann nach Ende der Lebensdauer der Batterie nicht wiederverwertet werden.
Wirtschaftlichkeit von LFP-Akkus
In der Herstellung sind LFP-Akkus preiswerter als NMC- und NCA-Batterien. Dies liegt daran, dass für das Elektrodenmaterial keine seltenen Schwermetalle benötigt werden, sondern lediglich Eisenphosphat.
Auch die Lebensdauer der LFP-Batterien trägt entscheidend zu ihrer Wirtschaftlichkeit bei. Zwar gibt es noch keine Langzeit-Erfahrungen mit LFP-Akkus in Stromspeichern und E-Autos, doch in Labortests wurden neuere Batteriemodule über mehrere Tausend Lade- und Entladezyklen getestet. Mit der Kombination aus geringen Produktionskosten und langer Lebensdauer können LFP-Akkus daher trotz ihrer etwas geringeren Energiedichte dafür sorgen, dass Stromspeicher und E-Autos künftig preiswerter zu haben sind.
Entwicklung der LFP-Technologie: Vom Nischenprodukt zum Massentauglichen
Die Idee, Lithiumeisenphorid-Batterien in Geräten zu verwenden, ist schon einige Jahre alt. Als die ersten Lithium-Ionen-Akkus auf den Markt kamen, war die Energiedichte relativ gering. Mit der Zeit wurde es möglich, die Energiedichte durch technische Anpassungen zu erhöhen. So lassen sich die Batterien heute für viele Anwendungen verwenden, ohne dass Schadstoffe freigesetzt werden.
Für die Lithium-Ionen-Akku-Technologie gilt das Gleiche wie für die Lithium-Ionen-Batterie: Durch die Weiterentwicklung der Zellen werden nun immer mehr Geräte auf die Technik umgestellt. So werden zunehmend Akkus in den unterschiedlichsten Anwendungen statt Batterien mit Schadstoffen verwendet.
Die Lithium-Ionen-Akku-Technologie hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. So wurde die Energiedichte noch weiter gesteigert, und die Haltbarkeit der Akkus ist mittlerweile vergleichbar mit den alten Anwendungen. Auch die Wärmeentwicklung, die früher noch ein Problem darstellte, wird heute meist besser beherrscht.
Ionen-Akku-Technologie
Lässt sich also – zumindest für Akkus in Geräten – die Ionen-Akku-Technik schon als Ionen-Akku-Technik bezeichnen? Das kommt auf die Anwendung an. Für Akkus in Handys ist es schon eher zu sagen: Ja, das ist Ionen-Akku-Technik.
So lässt sich die Ionen-Akku-Technik immer weiter ausbauen und anpassen – die Diskussion wird weitergehen.
Fazit: LFP-Akkus die Zukunftstechnologie?
Mit Blick auf Nachhaltigkeit und Sicherheit haben LFP-Akkus gegenüber anderen Batterietypen wie NMC und NCA heute schon klare Vorteile. Und durch die rasche Weiterentwicklung dieser Batterietechnologie steigert sich auch die nutzbare Speicherkapazität der LFP-Akkus immer weiter.
Noch sind LFP-Batterien hauptsächlich in großen stationären Anwendungen im Einsatz. Aber auch bei Elektroautos zeichnet sich schon jetzt ein Trend zur LFP-Technologie ab. So nutzen neben Tesla und BYD auch Ford LFP-Akkus in ihren E-Autos. Große Hersteller wie CATL haben bereits angedeutet, dass die geringeren Produktionskosten von LFP dazu führen könnten, dass Elektroautos günstiger werden.
Auch auf dem Stromspeicher-Markt ist LFP auf dem Vormarsch. Der Photovoltaikausbau in Deutschland und die steigende Nachfrage nach Stromspeichern erfordern Akkus, die nicht auf seltene oder giftige Rohstoffe angewiesen sind und die sich vollständig recyceln lassen. Die nutzbare Speicherkapazität von LFP-Akkus wächst stetig. Daher sind wir von fest davon überzeugt, dass die LFP-Technologie derzeit die beste Batterietechnologie für die Nutzung in Batteriespeichern ist.
James
Gründer von Balkonkraftwerk800W. Seit 2019 spezialisiere ich mich auf das Verfassen zahlreicher Solar-PV-Testberichte, PV-Produktvergleiche und Balkonkraftwerk-Ratgeber. Ich behalte stets eine objektive und unabhängige Perspektive bei.