Lithium-Eisen-Phosphat

Der Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator ist eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkumulators. Als Kathodenmaterial wird LiFe-PO₄ verwendet.

Vorteile

LiFe-PO₄-Zellen liefern sehr hohe Entladeströme. Eine Dauerlast von 35 c und eine Spitzenlast von 100 c sind möglich, wobei bei einer Last von 35 c noch 95 Prozent der Nennkapazität verfügbar sind.^[1] Im Gegensatz zu herkömmlichen Li-Ionen-Zellen scheidet sich bei Überladung kein metallisches Lithium ab und es wird kein Sauerstoff freigesetzt, wie dies beim konventionellen Li-Ion-Akkus der Fall ist. Die Abscheidung und Sauerstoff führt bei älteren Typen von Li-Ionen-Akkumulatoren zum sogenannten thermischen Durchgehen, das unter ungünstigen Bedingungen sogar zur Explosion der Zelle führen kann. Beim Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator ist dies nicht möglich.^[2]

Im Vergleich zu den konventionellen Kathodenmaterialien (LiCoO₂) wird im Lithium-Eisen-Phosphat-Akku der gesamte Lithiumanteil verwendet. Bei Akkus mit LiCoO₂-Kathode wird nur 50–60 % des Lithiums genutzt, da sonst die Schichtstruktur instabil würde. Bei Verwendung von Li₂Mn₂O₄ Kathoden kann nur 50 % des vorhandenen Lithiums genutzt werden; der Rest ist fest im Kristall eingebaut.

Je nach Bauart ist eine Ladung auf 90 % innerhalb von fünf Minuten möglich. Beim „1 C Cycling“ ist seine Impedanz (ca. 15 mOhm für den Zelltyp 18650, das heißt mit 18 mm Durchmesser und 65 mm Länge^[3]) selbst nach 4000 Zyklen quasi unverändert. Selbst bei vollständiger Entladung mit 10 C sind noch über 1000 Zyklen möglich. Diese Kenndaten hängen allerdings sehr von der verwendeten Anode und dem Elektrolyt ab.

Auch die Leistungsdichte (Bis zu 3000 W/kg) liegt höher als beim Li-Ion-Akku. Für einen Akku mit einem Energieinhalt von 1000 Wh werden beim Lithium-Eisenphosphat-Akku nur 40 Gramm Lithium benötigt.^[4]

Nachteile

Die typische Zellenspannung von 3,3 Volt ist niedriger als beim Lithium-Ionen-Akku (3,7 V).

Hersteller und Anwendungen

A123Systems bietet Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren unter dem Namen Lithium-Nanophosphat-Akku^[5] an. Valence Technology bietet entsprechende Akkumulatoren im Format einer Autobatterie unter dem Namen Epoch Power Systems^[6] an. Ein Zulieferer für das Zellenmaterial ist Altairnano.^[7]

Verwendung findet der LiFe-PO₄-Akkumulator vor allem im 100-Dollar-Laptop und Fahrrädern mit elektrischem Hilfsantrieb sowie im Modellbau. Brammo ^[8] beginnt 2008 mit der Produktion von Motorrädern.^[9] Auch an die Verwendung in modernen Elektroautos wird gedacht.

Einzelnachweise

1. ↑ A123 Systems
2. ↑ Vergleich Li-Ion zu LiFePO4 Akku, Video
3. ↑ MSC Vertriebs GmbH (Hrsg.): Wissenswertes über typische Batteriegrößen und -Abmessungen.
4. ↑ Info von der Planetary Engineering Group Earth
5. ↑ A123 Systems: Produkte
6. ↑ Valence Technology: Produkte
7. ↑ Altairnano: Power
8. ↑ Brammo
9. ↑ Enertiabike

Siehe auch

Galvanische Zellen

Primärzellen:  Alkali-Mangan-Batterie | Daniell-Element | Leclanché-Element | Lithium-Batterie | Lithium-Eisensulfid-Batterie | Nickel-Oxyhydroxid-Batterie | Quecksilberoxid-Zink-Batterie | Silberoxid-Zink-Batterie | Zink-Braunstein-Zelle | Zinkchlorid-Batterie | Zink-Luft-Batterie
Sekundärzellen:  Bleiakkumulator | Natrium-Schwefel-Akkumulator | Nickel-Cadmium-Akkumulator | Nickel-Eisen-Akkumulator | Nickel-Metallhydrid-Akkumulator | Nickel-Wasserstoff-Akkumulator | Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator | Lithium-Ionen-Akkumulator | Lithium-Mangan-Akkumulator | Lithium-Polymer-Akkumulator | Lithium-Titanat-Akkumulator | Vanadium-Redox-Akkumulator
Ausführungen:  Akkumulator | Batterie | Brennstoffzelle | Konzentrationselement | Redox-Flow-Zelle | Bestandteile: Halbzelle (Donator- und Akzeptorhalbzelle)