Akku-Technologien Lithium-Eisenphosphat als Alternative zum Li-Ionen-Akku

Pro und Contra

Nicht unbedingt erste Wahl ist Lithiumeisenphosphat lediglich, sobald es auf niedrige Einmalkosten ankommt. Sowohl NiMH als auch Lithium-Kobaltoxid-Zellen sind primär deutlich günstiger und NiMH-Zellen kommen ohne Battery-Management-Board und mit weniger Kontrolle der Ladespannung im Ladegerät aus. So liegt zwischen LiFePO4 und Kobaltoxid-Systemen der Preisfaktor 2. Auch ersparen LiFePO4-Zellen nicht den UN-Test und sind auch bei Flugzeugtransporten über 100 Wh als Gefahrgutklasse 9 eingestuft. Ebenso wie klassische Li-Ionen-Zellen machen sie Balancing und damit den Einsatz einer Zusatzplatine im Akkupack erforderlich, wenn eine größere Anzahl von Zellen verschaltet werden soll.

Zwischenfazit: Wenn Gefahrgut und Transport per Flugzeug im Fokus steht, ist NiMH nach wie vor die einfachste und sicherste Lösung, wird jedoch schnell zu groß und schwer. Hinzu kommt der relativ flache Spannungsverlauf der Eisenphosphat-Systeme. Dieser ist sehr vorteilhaft für die Applikation, was die optimale Ausnutzung der Restkapazität betrifft. Zum Nachteil wird dieser lediglich, wenn der Schwerpunkt auf „intelligenten Akkusystemen“ liegen soll. Denn dieselbe Eigenschaft macht eine Auswertung der Restkapazität etwa für die Restlaufzeitanzeige in der Applikation aufwendiger oder ungenauer. Hier muss abgewogen werden, ob die präzise Anzeige der Restlaufzeit für die Anwendung wichtig ist oder ob mit größeren Sicherheitspuffern gearbeitet werden kann.

Sehr für Lithium-Eisenphosphat-Systeme spricht auch die Umgehung der Kobalt-Thematik, die für eine deutlich bessere Umweltbilanz der Lithium-Eisenphosphat-Systeme bürgt und den teilweise schwer zugänglichen Rohstoff Kobalt außen vor lässt. Dieser sorgt aufgrund seiner Herkunftsregion und Seltenheit regelmäßig für Warnungen im globalen Rohstoff-Monitoring. In den vergangenen beiden Jahren war laut Deutscher Rohstoffagentur zudem bereits eine hohe Preisvolatilität bei allen strategischen Metallen zu beobachten. Zentralafrikas „Kupfergürtel“, aus dem ein Großteil des weltweiten Kobaltbedarfs gedeckt wird, gilt generell als begrenzt stabil. »Mit kobaltfreien Energiespeichermaterialien und Post-Lithium-Technologien ließe sich der Ressourcendruck verringern und langfristig vermeiden«, rät daher seit Beginn dieses Jahres verstärkt das Helmholtz-Institut Ulm.

Erst kürzlich hat das Institut ein globales Szenario für Batterieanwendungen in der Elektromobilität bis 2050 entworfen. Auch hier ergab sich eine sehr kritische Verfügbarkeit von Kobalt für die Massenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien. Zudem ermittelten die Forscher, dass die Preise für den Rohstoff bereits zwischen 2016 und 2017 innerhalb eines Jahres um mehr als 120 Prozent gestiegen sind. Ein zusätzliches Plus ist, dass auch der preisvolatile Rohstoff Lithium in der LiFe-Zelle im Vergleich zur Lithium-Kobalt-Technologie um mehr als ein Drittel sparsamer zum Einsatz kommt.

Dass Lithium-Technologie auch ohne den umstrittenen Rohstoff Kobalt funktionieren kann, beweisen die bereits im Einsatz befindlichen LiFePO4-Systeme seit Jahren. Zu den derzeit erfolgreichsten Kundensystemen bei Ansmann Industrielösungen gehören etwa Rasenmäher für Großflächen, da hier viele Ladezyklen und damit hohe Lebensdauer gefordert waren – sowie volle Einsatzbereitschaft bei allen Witterungen und Temperaturbereichen. Dazu kommen noch Energiespeichersysteme in robusten Umgebungen, mobile Transportsysteme mit hohen Spitzenlasten, Logistikanwendungen – und die mehrfach genannten Starterbatterien für Groß- und Baugeräte aller Art mit bis zu 600 A hohen Spitzenströmen.

Zudem haben sich die LiFePO4-Systeme in den entsprechenden Projekten bei Ansmann Industrielösungen als ausnahmslos sehr zuverlässig in der Qualitätsprüfung und sicher erwiesen. Die Kombinationen aus Akkupack und Ladegerät sind bei ausreichender Kontrolle der Ladespannung effizient zu realisieren. In mehr als sieben Jahren im Kundeneinsatz hat es keine schlechten Erfahrungen gegeben. Wo immer es auf mehr Sicherheit, Lebensdauer und auch hohe Ströme beim Laden und Entladen ankommt, sollte man darum Lithium-Eisenphosphat getrost in Erwägung ziehen.