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LiFePO₄ Batteriesicherheit

Lithiumbasierte Batterien entwickeln sich schnell zu einem vernünftigen Ersatz für die 150 Jahre alte Technologie von Blei-Säure-Batterien.

Aufgrund der inhärenten Instabilität von Lithiummetall verlagerte sich die Forschung auf eine nichtmetallische Lithiumbatterie mit Lithiumionen. Obwohl die Energiedichte etwas geringer ist, ist das Lithium-Ionen-System sicher, vorausgesetzt, dass beim Laden und Entladen bestimmte Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Heute ist Lithium-Ionen eine der erfolgreichsten und sichersten verfügbaren Batteriechemien. Jedes Jahr werden zwei Milliarden Zellen produziert.

LiFePO4-Batterien (auch bekannt als Lithium-Eisen-Phosphat) sind eine enorme Verbesserung gegenüber Blei-Säure-Batterien in Bezug auf Gewicht, Kapazität und Haltbarkeit. Die LiFePO4-Batterien sind die sicherste Art von Lithium-Batterien, da sie nicht überhitzen und selbst bei einem Loch kein Feuer fangen. Das Kathodenmaterial in LiFePO4-Batterien ist nicht gefährlich und stellt daher keine negativen Gesundheits- oder Umweltgefahren dar. Da der Sauerstoff fest an das Molekül gebunden ist, besteht keine Gefahr, dass der Akku wie bei Lithium-Ionen in Flammen aufgeht. Die Chemie ist so stabil, dass LiFePO4-Batterien eine Ladung von einem Blei-Säure-Batterieladegerät akzeptieren. Obwohl weniger energiedicht als Lithium-Ionen und Lithium-Polymer, sind Eisen und Phosphat reichlich vorhanden und billiger zu extrahieren, sodass die Kosten viel angemessener sind. Die Lebenserwartung von LiFePO4 beträgt ca. 8-10 Jahre.

Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Polymer-Batterien sind die energiedichtesten der Lithium-Batterien, aber es mangelt ihnen an Sicherheit. Die häufigste Art von Lithium-Ionen ist LiCoO2 oder Lithium-Kobalt-Oxid. Bei dieser Chemie ist der Sauerstoff nicht stark an das Kobalt gebunden, sodass sich die Batterie entzünden kann, wenn sie sich erwärmt, z. B. beim schnellen Laden oder Entladen oder einfach nur bei starker Beanspruchung. Dies könnte in Hochdruckumgebungen wie Flugzeugen oder in großen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen besonders katastrophal sein. Um diesem Problem entgegenzuwirken, müssen Geräte, die Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien verwenden, über eine extrem empfindliche und oft teure Elektronik verfügen, um sie zu überwachen. Während Lithium-Ionen-Batterien eine von Natur aus hohe Energiedichte haben, ist die Kapazität der Lithium-Ionen nach einem Jahr Gebrauch so stark gesunken, dass LiFePO4 die gleiche Energiedichte und nach zwei Jahren LiFePO4 eine deutlich höhere Energiedichte hat. Ein weiterer Nachteil dieser Typen besteht darin, dass Kobalt gefährlich sein kann, was sowohl Gesundheitsbedenken als auch Umweltentsorgungskosten aufwirft. Die voraussichtliche Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie beträgt ca. 3 Jahre ab Produktion.

Bleisäure ist eine bewährte Technologie und kann relativ billig sein. Aus diesem Grund werden sie immer noch in den meisten Elektrofahrzeuganwendungen und Startanwendungen verwendet. Da Kapazität, Gewicht, Betriebstemperaturen und CO2-Reduzierung in vielen Anwendungen große Faktoren sind, werden LiFePO4-Batterien schnell zum Industriestandard. Obwohl der Anschaffungspreis von LiFePO4 höher ist als der von Bleisäure, kann die längere Lebensdauer es zu einer finanziell vernünftigen Wahl machen.

Bleisäure ist eine bewährte Technologie und kann relativ billig sein. Aus diesem Grund werden sie immer noch in den meisten Elektrofahrzeuganwendungen und Startanwendungen verwendet. Da Kapazität, Gewicht, Betriebstemperaturen und CO2-Reduzierung in vielen Anwendungen große Faktoren sind, werden LiFePO4-Batterien schnell zum Industriestandard. Obwohl der Anschaffungspreis von LiFePO4 höher ist als der von Bleisäure, kann die längere Lebensdauer es zu einer finanziell vernünftigen Wahl machen.

Die Lithium-Batterie-Technologie ist noch relativ neu. Mit der Weiterentwicklung dieser Technologie haben Verbesserungen wie integrierte Batteriemanagementsysteme (BMS) und eine stabilere interne Chemie zu Lithiumbatterien geführt, die sicherer sind als ihre Blei-Säure-Pendants und viele Vorteile bieten.

Die sicherste Lithium-Batterie: die LiFePO4
Wie bereits erwähnt, ist die beliebteste Option für Lithium-Wohnmobilbatterien die Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LiFePO4). LiFePO4-Batterien haben eine geringere Energiedichte als Li-Ionen-Batterien, was dazu führt, dass sie stabiler sind und sie zu einer hervorragenden Option für Wohnmobilanwendungen machen.

Ein weiterer Sicherheitsvorteil des LiFePO4 ist, dass Lithiumeisenphosphat nicht toxisch ist. Daher können Sie ihn leichter entsorgen als Blei-Säure- und Li-Ionen-Akkus.

Längere Lebensspanne
Einige Leute scheuen sich vor dem Vorabpreis für Lithiumbatterien, die leicht 1,000 US-Dollar pro Stück erreichen können. Lithiumbatterien können jedoch bis zu zehnmal länger halten als eine Standard-Blei-Säure-Batterie, was im Laufe der Zeit häufig zu Gesamtkosteneinsparungen führt.

Sicherer als Bleisäure oder AGM
Obwohl die meisten Blei-Säure- oder AGM-Batterien versiegelt sind, um ihre Sicherheit zu verbessern, bieten sie dennoch nicht viele Sicherheitsmerkmale, die Lithium-Batterien haben.

Lithiumbatterien verfügen in der Regel über ein integriertes Batteriemanagementsystem (BMS), das ihnen hilft, effizienter und sicherer zu laden und zu arbeiten. Blei-Säure-Batterien sind auch anfällig für Beschädigungen und Überhitzung, wenn sie geladen und entladen werden, haben aber kein BMS, um sie zu schützen.

Darüber hinaus bestehen LiFePO4-Batterien aus ungiftigen Materialien, die einem thermischen Durchgehen widerstehen. Dies erhöht nicht nur die Sicherheit für den Benutzer, sondern auch für die Umwelt.

Mehr Akkukapazität
Ein weiterer Vorteil von Lithium-Batterien ist, dass sie im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien eine größere nutzbare Kapazität haben.

Sie können eine Blei-Säure-Batterie nur sicher auf etwa 50 % ihrer Nennkapazität entladen, bevor Sie beginnen, die Batterie zu beschädigen. Das bedeutet, dass Sie bei einer Blei-Säure-Batterie mit 100 Amperestunden nur etwa 50 Amperestunden nutzbare Energie haben, bevor Sie anfangen, die Batterie zu beschädigen. Dies begrenzt seine zukünftige Kapazität und Lebensdauer.

Im Gegensatz dazu können Sie einen Lithium-Akku fast vollständig entladen, ohne Schaden zu nehmen. Die meisten Menschen entleeren sie jedoch nicht unter 20 %, bevor sie wieder aufgeladen werden. Selbst wenn Sie diese konservative Faustregel befolgen, liefert eine 100-Amperestunden-Lithiumbatterie etwa 80 Amperestunden, bevor sie wieder aufgeladen werden muss.

Weniger Wartung
Das integrierte BMS überwacht und hilft bei der Wartung Ihrer Lithiumbatterie, sodass Sie dies nicht selbst tun müssen.

Das BMS stellt sicher, dass die Batterie nicht überladen wird, berechnet den Ladezustand der Batterien, überwacht und regelt die Temperatur und überwacht die Gesundheit und Sicherheit der Batterien.

Weniger schwer
Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Lithiumbatterien das Gewicht Ihres Batteriesystems reduzieren können.

Wie bereits erwähnt, haben Lithium-Batterien mehr nutzbare Kapazität als Blei-Säure-Batterien. Dadurch benötigen Sie oft weniger Lithium-Batterien in Ihrem System, um die gleiche Kapazität wie ein Blei-Säure-System zu erreichen. Außerdem wiegt eine Lithium-Batterie etwa halb so viel wie eine Blei-Säure-Batterie mit der gleichen Kapazität.

Effizienter
Wie bereits erwähnt, sind Lithium-Batterien viel effizienter als Blei-Säure-Batterien. Selbst bei ähnlicher Kapazität bieten Lithiumbatterien mehr nutzbare Energie. Sie entladen sich auch mit einer stabileren Rate als Blei-Säure-Batterien.

Auf diese Weise können Sie effektiv länger arbeiten, ohne Ihre Batterien aufladen zu müssen, was besonders beim Boandocking nützlich ist und Ihnen ermöglicht, den Generatorverbrauch zu reduzieren und Ihre Solarenergie zu maximieren.

Insgesamt weniger teuer
Während Lithium-Batterien anfangs mehr kosten als ihre Blei-Säure-Pendants, bedeutet die Tatsache, dass sie 6-10-mal länger halten, dass Sie auf lange Sicht letztendlich Geld sparen.

JB BATTERY ist ein professionelles, erfahrenes und starkes technisches Team von lifepo4-Batterieherstellern, das Zellen- und BMS-Management sowie Design und Anpassung der Packstruktur integriert. Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung und kundenspezifische Produktion von Lithium-Eisenphosphat-Batterien.