Lithium-Akkus: Was ist die beste Speichertechnologie?

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stromspeicher
Zerlegte NiCd-Zelle:
Disassembled Ni-Cd AA cell. 1:outer metal casing (also negative terminal) 2: separator (between electrodes) 3: positive electrode 4: negative electrode with current collector (metal grid, connected to metal casing). Everything is rolled. Construction is very similar to ni-mh cell.

Die Energiewende braucht Stromspeicher, die den erzeugten grünen Strom zwischenspeichern. Dabei gibt es verschiedene Technologien, die unterschiedliche Eigenschaften haben. Bei Lithium-Ionen-Speichern setzen viele Hersteller auf die bewährten Lithium-NCM-Zellen. Doch es gibt in diesem Bereich Alternativen, die viele Vorteile haben, wie zum Beispiel die relativ neue Lithium-Eisenphosphat-Technologie.

In Lithium-NCM-Batterien kommen Mischoxide aus Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan zum Einsatz. Der Vorteil dieser Technologie ist eine hohe Energiedichte, weswegen dieser Zelltyp dominiert: Insbesondere in Elektroautos und bei elektronischen Geräten ist es wichtig, dass die Batterie möglichst klein ist, demnach wenig wiegt und dennoch eine hohe Leistungsfähigkeit hat. Bei stationären Speichern ist dies weniger entscheidend, weswegen zum Beispiel die sonnen GmbH (vorm. Sonnenbatterie GmbH) Lithium-Eisenphosphat-Zellen einsetzt. Bei diesem Zelltyp besteht die positive Elektrode aus Lithium und Eisenphosphat.

Welche Vorteile bieten Lithium-Eisenphosphat-Akkus?

Lithium-Eisenphosphat-Akkus werden als sicherer beworben. Sie sind weniger brandgefährdet, da sie auf extreme Temperaturen oder Überladen nicht so empfindlich reagieren wie Li-NCM-Akkus. Sie lassen sich zudem schneller laden und überstehen deutlich mehr Ladezyklen.

Diesen Vorteilen steht jedoch eine niedrige Energiedichte gegenüber. Sie liegt etwa 20 Prozent unter der von Li-NCM-Zellen, weswegen sie sich beispielsweise schlechter für den Einsatz im Elektroauto eignen. Dass sie auch weniger Ladezyklen überstehen, ist dabei weniger wichtig: Schafft eine Batterie in einem Elektroauto beispielsweise 1.000 Ladezyklen, dann ist das ein guter Wert. Die Fahrleistung bei 300 Kilometer pro Ladung entspräche dann 300.000 Kilometern, was selbst viele Benziner nicht erreichen. Der chinesische Hersteller BYD setzt Lithium-Eisenphosphat-Zellen deshalb trotzdem in seinen Elektrofahrzeugen ein. Bei einem stationären Speicher hingegen ist es entscheidend, dass er lange hält. Er sollte mindestens 10.000 Ladezyklen überstehen, weswegen Li-Eisenphosphat-Zellen hier im Vorteil sind. Und noch etwas spricht für sie: Kobalt als Rohstoff wird immer knapper und damit teuer. Der Grund dafür ist die steigende Zahl von Elektroautos. Der Großteil der weltweiten Kobalt-Vorkommen lagert zudem im politisch instabilen Kongo.

Lithium-NMC-Batterien werden vorerst weiter den Markt beherrschen

Auf kurze Sicht werden wohl Lithium-NMC-Zellen weiter dominieren, da diese mit zunehmender Verbreitung immer günstiger hergestellt werden können. Sinkende Batteriepreise wiederum kurbeln die Elektromobilität und die Verbreitung stationärer Stromspeicher an, die für die Energiewende dringend benötigt werden.

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Quellen / Weiterlesen:
Das Rennen um den besten Speicher | Stuttgarter Nachrichten
4 Gründe für Lithium-Eisenphosphat in einem Batteriespeicher | sonnen GmbH
Bildquelle: Wikipedia – Von Lukas A, CZE – Eigenes Werk, Gemeinfrei

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1 KOMMENTAR

  1. In dem Artikel sind einige ungenauigkeiten und vieles ist technisch schlicht überholt:

    1. Lithium Eisenphosphat (LFP) ist die ältere und reifere Technik als NMC (oder NCM, beides übliche Abkürzungen).
    2. Bei der Lebensdauer (Zyklenfestigkeit) und Belastbarkeit (Leistungsaufnahme) der neusten NMC Zellen gibt es keine nennenswerten Nachteile ggü. LFP.
    3. Wenn man schon so „ins Detail“ geht, sollte man zu der zyklenfestigkeit auch sagen, wie diese definiert ist (80% SOH, 70% …?)
    4. Grundsätzlich gibt es innerhalb jeder Lithium Chemie inzwischen eine solche Bandbreit von Ausprägungen, dass man kaum noch pauschale Aussagen über die Eigenschaften treffen. Lediglich bei der Sicherheit kann man durchaus zeigen, dass LFP hier einige Vorteile genießt.

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