Grundlegende Informationen zu LiFePO4-Akkus
Durch die hohe Energiedichte und niedrigen Kosten pro Zyklus unterscheiden sich die Lithiumbatterien von anderen Batterien. LiFePO4 Akkus sind vorherrschend bei Anwendungen in Bereichen der erneuerbaren Energien. Die LiFePO4 Akkus sind sehr sicher, haben eine große thermische Stabilität, lange Lebensdauer, hohe Stromwerte und Missbrauchstoleranz.
Grundlegende Daten zu LiFePO4-Akkus
Verglichen mit anderen Lithiumchemien ist das Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) äußerst stabil. Das Kathodenmaterial (Eisenphosphat) der Batterie ist sehr sicher. Das Eisenphosphat fördert eine große molekulare Bindung, die auch extremen Ladebedingungen gewachsen ist. Das Kathodenmaterial behält auch über mehrere Zyklen seine chemische Integrität bei und verlängert die Lebensdauer. Resultat sind eine hohe thermische Stabilität, eine lange Lebensdauer und auch Missbrauchstoleranz. Die LiFePO4 Akkus zeigen keine Anfälligkeit für Überhitzungen und neigen auch nicht zum thermischen Durchgehen. Ebenso entzünden oder überhitzen sie sich nicht bei schlechten Umgebungsbedingungen oder Misshandlungen.
Genauso wenig gibt es eine Gefahr bezüglich gefährlicher Gase wie Sauerstoff und Wasserstoff oder ätzenden Stoffen wie Kaliumhydroxid und Schwefelsäure. In der Regel ist es möglich, die Batterien, ohne dass sie explodieren, auf kleinstem Raum zu lagern. Genauso wenig muss eine Entlüftung oder aktive Kühlung gegeben sein.
Die Batterien haben eine Nennspannung von 3.2 Volt. Die Lithiumbatterie benötigt keinen gleichmäßigen Spannungszustand und keine Absorptionsladung. Hat der LiFePo4 Akku seine maximale Ladung erreicht, ist kein Aufladen mehr nötig. Die Batterien halten bei einer Entladung eine hohe Spannung aufrecht. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Batterien keinem Defizitzyklus unterliegen. Dies ist dann der Fall, wenn es keine Möglichkeit gibt, die Batterien vollständig aufzuladen, bevor sie entladen werden. Genauso wenig ist es nötig, die LiFePO4 Akkus immer vollständig aufzuladen. Die Lebenserwartung kann sogar gesteigert werden, wenn die Akkus nur zum Teil aufgeladen werden.
Es ist möglich, die LiFePO4 Akkus binnen zwei Stunden von komplett entladen zu komplett voll aufzuladen, da sie keine Ladung absorbieren. Auch das komplette Entladen wirkt sich nicht negativ auf die Akkus aus.
LiFePO4-Akkus innerhalb eines möglichen Anwendungsgebietes
Bei Solarstromanlagen ist die Effizienz ein wichtiger Punkt. Die Round-Trip-Energieeffizienz (von voll zu leer und wieder zurück zu voll) liegt hier bei 95 und 98 Prozent. Das ist für Systeme, die in der Winterzeit keinen Solarstrom haben, eine große Verbesserung. Der Kraftstoff, der durch das Laden eines Generators eingespart werden kann, ist enorm.
LiFePO4-Akkus innerhalb des Betriebmanagementsystems
Da die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Akkus wichtig sind, sollten die Baugruppen in einem Batteriemanagementsystem (BMS) integriert sein. Dieses überwacht, bewertet, gleicht aus und schützt vor einem Betrieb außerhalb des Betriebsbereichs. Es ist eine bedeutsame Sicherheitskomponente des Lithiumbatteriesystems. Die Zellen in der Batterie werden vor Überstrom, Über- /Unterspannung und Über- /Untertemperatur geschützt. Fällt die Spannung der Zelle auf unter 2.5 Volt oder steigt die Spannung auf höher als 4.2 Volt, besteht die Gefahr, dass die Batterie irreversiblen Schaden nimmt.
Das Betriebsmanagementsystem gleicht auch die Packung beim Ladevorgang aus und stellt so sicher, dass ohne Überladung alle Zellen komplett aufgeladen werden. Am Ladezyklusende erfolgt kein automatisches Ausgleichen der Zellen des LiFePO4-Akkus. Da keine Zelle zu 100 Prozent identisch ist, sind einige Zellen eher vollständig aufgeladen oder früher entladen als einige der anderen Zellen.