Im Vergleich: Lithium-Eisenphosphat Speicher vs. Lithium-Ionen Speicher

Lithium-Eisenphosphat Speicher

Ein Lithium-Eisenphosphat Speicher hat eine Zellspannung von 3,2/3,3 Volt. Als positive Elektrode dient Lithium-Eisenphosphat, als negative Elektrode Graphit oder harter Kohlenstoff, worin Lithium eingelagert ist.

Im Vergleich zu den sehr gängigen Stromspeicherbatterien mit Lithium-Cobalt-Elektrode hat der Lithium-Eisenphosphat-Akku eine geringere Energiedichte, weshalb er auch etwas schwerer ist. Dafür geht er aber weniger thermisch durch, selbst bei mechanischen Beschädigungen.

Außerdem muss eine Lithium-Eisenphosphat Batterie nicht vollständig aufgeladen sein, um ihre volle Leistung zu entfalten. Die Lebensdauer erhöht sich sogar noch leicht, wenn die Batterie anstatt voll nur teilweise aufgeladen ist.

Lithium-Ionen Speicher

Lithium-Ionen Akkus unterscheiden sich in ihrem allgemeinen Aufbau nicht grundsätzlich von den früher verwendeten Blei-Akkus. Lediglich der Ladungsträger ist ein anderer: Beim Beladen des Speichers „wandern“ Lithium-Ionen von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode des Akkus und bleiben dort gespeichert, bis man den Akku wieder entlädt. Als Elektroden werden in der Regel hochwertige Graphit- oder Kobalt-Leiter verwendet.

Je nach eingesetzten Leitern ergeben sich dann auch unterschiedliche Spannungen der Lithium-Ionen Akkus. Der Elektrolyt selbst muss bei einem Lithium-Ionen Akku wasserfrei sein, da Lithium und Wasser eine heftige Reaktion auslösen würden. Wegen der sehr hohen Energiedichte sind Lithium-Ionen Speicher im Vergleich meist relativ leicht und klein. Dafür können sie aber auch eher thermisch durchgehen, das heißt, es besteht die Möglichkeit, dass sie anfangen zu brennen.

Was sind die Unterschiede im Energieniveau?

Beim Vergleich von Lithium-Ionen und Lithium-Eisenphosphat Speicher gibt es signifikante Energieunterschiede. Lithium-Ionen haben eine höhere Energiedichte gegenüber Lithium-Eisenphosphat. Deswegen sind Lithium-Ionen grundsätzlich die Anlaufstelle für stromhungrige Elektronik, die Batterien mit hoher Geschwindigkeit entladen.

Die Entladungsrate für Lithium-Eisenphosphat Speichern übertrifft allerdings die von Lithium-Ionen. Bei 25 °C weisen Lithiumeisenphosphatbatterien Spannungsentladungen auf, die bei höheren Temperaturen hervorragend sind. Die Entladerate verschlechtert sich nicht wesentlich, wenn die Kapazität verringert wird.

Was sind die Unterschiede im Lebenszyklus?

Lithium-Eisenphosphat hat einen längeren Lebenszyklus von 1.000 bis 10.000 Zyklen (10 – 15 Jahre), da sie

• höhere Temperaturen mit minimaler Verschlechterung bewältigen können
• lange ausgeführt werden müssen, bevor sie wieder aufgeladen werden müssen
• einen geringeren Abnutzungsgrad besitzen

Im Gegensatz dazu sind Lithium-Ionen wegen ihrer höheren Energiedichte instabiler. Ihr Lebenszyklus beschränkt sich auf 500 bis 1.000 Zyklen. Insbesondere bei höheren Temperaturen der Elektronik oder der Arbeitsstellen wird die Lebenszeit von Lithium-Ionen Speichern negativ beeinflusst.

Welche Speicherart ist sicherer?

Lithium-Eisenphosphat Speicher weisen eine ausgezeichnete thermische und chemische Stabilität auf. Die Akkus bleiben dadurch selbst bei höheren Temperaturen kühl und sie fangen nicht an zu brennen, wenn sie beim schnellen Laden und Entladen falsch behandelt werden oder wenn Kurzschlussprobleme auftreten. Außerdem sind die in Lithium-Eisenphosphat verbauten Stoffe im Gegensatz zu den Lithium-Ionen ungiftig und können so leichter nach dem Gebrauch oder einem Ausfall entsorgt werden.

Lithium-Ionen Batterien sind durch ihre höhere Energiedichte instabiler. Sie erwärmen sich während des Ladevorgangs schneller, da der Akku thermisch außer Kontrolle geraten kann. Hier besteht dann auch die Möglichkeit, dass der Akku im Extremfall anfängt zu brennen oder zu explodieren. Auch die Entsorgung von Lithium-Ionen ist aufwändiger, da die Batterie mit Cobaltdioxid-Chemie hergestellt wurde, die als gefährlich gilt und bei Kontakt allergische Reaktionen auf Augen und Haut hervorrufen kann. Zusätzlich kann es auch schwere medizinische Probleme verursachen, wenn es verschluckt wird.

Welche Speicherart ist nachhaltiger?

Eine Batterie besteht aus zwei Elektroden. Eine von ihnen besteht aus Graphit, während die andere aus einer Nickel-Kobaltmischung oder eben Lithium-Eisenphosphat besteht. Lithium-Eisenphosphat ist das einzige Batteriematerial, das in seiner chemischen Zusammensetzung auch als natürliches Mineral vorkommt.

Kobalt und Nickel gelten hingegen beide als giftige Schwermetalle. Kobalt ist zudem ein potenzieller Konfliktrohstoff. Zwar dürfte in Europa verwendetes Kobalt häufig aus Kanada oder Australien stammen, allerdings befindet sich auch ein großer Teil der Produktion im Kongo, wo der Rohstoff unter fragwürdigen Umständen abgebaut wird. Aus ökologischer Sicht ist Lithium-Eisenphosphat ungiftig und unbedenklich und somit die bessere Alternative.

Fazit

Vor allem Energieniveau, Ladezyklen, Sicherheit, Nachhaltigkeit und Lebensdauer sind relevante Faktoren im Vergleich der verschiedenen Solarstromspeicher. Lithium-Eisenphosphat Speicher sind zuverlässiger und schneiden in allen oben genannten Kategorien besser als Lithium-Ionen Speicher ab. Der einzige Nachteil ist, dass sie durch ihre geringere Energiedichte ein höheres Gewicht besitzen.

Für die Speicherung von selbst produziertem Solarstrom der eigenen Photovoltaikanlage eignet sich also ein Lithium-Eisenphosphat Speicher am besten.
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