Großer LiFePO4 Akku-Kaufratgeber
Was ist ein LiFePO4 Akku und was sind die Unterschiede zu herkömmlichen Lithium Akkus?
In diesem Ratgeberartikel klären wir die wichtigsten Fragen zu LiFePO4 Akkus. LiFePO4 steht für Lithium-Eisenphosphat und ist eine Art Li-Ion-Batterie.
Grundlagen von Lithium Akkus
Lithium-Ionen-Akkus sind eine weit verbreitete Art von wiederaufladbaren Batterien, die in vielen Bereichen eingesetzt werden, darunter:
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Elektronische Geräte: Smartphones, Laptops, Tablets, Kameras.
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Elektrofahrzeuge: Autos, Fahrräder, Roller.
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Energiespeicher: Solarstromspeicher, Backup-Systeme.
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Medizinische Geräte: Herzschrittmacher, tragbare Überwachungsgeräte.
Aufbau und Komponenten von Lithium Ionen Akkus
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Anode (Minuspol): Typischerweise aus Graphit hergestellt, speichert die Anode Lithium-Ionen, wenn der Akku geladen ist.
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Kathode (Pluspol): Besteht aus einem Lithium-Metalloxid wie Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2), Lithium-Manganoxid (LiMn2O4), Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) oder anderen Materialien.
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Elektrolyt: Eine chemische Substanz, die Ionen zwischen der Anode und der Kathode transportiert. Der Elektrolyt kann flüssig, gelartig oder fest sein und besteht in der Regel aus einem Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel.
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Separator: Eine dünne Schicht, die die Anode und die Kathode trennt und verhindert, dass sie direkt miteinander in Kontakt kommen, was zu einem Kurzschluss führen würde. Der Separator ist ionenleitend, damit die Lithium-Ionen durch ihn hindurch wandern können.
Beim Laden des Akkus werden Lithium-Ionen von der Kathode freigesetzt und durch den Elektrolyten zur Anode bewegt. Elektronen fließen gleichzeitig durch den externen Stromkreis zur Anode, um die Ladung auszugleichen. Die Anode speichert die Lithium-Ionen in ihrer Struktur, typischerweise in Graphitschichten.
Beim Entladen wandern die Lithium-Ionen zurück zur Kathode durch den Elektrolyten. Elektronen fließen durch den externen Stromkreis und erzeugen so elektrischen Strom, der das Gerät betreibt. Die Kathode nimmt die Lithium-Ionen wieder auf.
Vergleich von Lithium- und LiFePO4-Akkus & Batterien
Ob Li-Ion oder LiFePO4 Akkus besser sind, hängt von der spezifischen Anwendung ab:
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Li-Ion ist besser, wenn eine hohe Energiedichte entscheidend ist, z. B. in tragbaren Geräten mit mobiler Stromversorgung wie Smartphones, Tablets und Laptops oder wenn das Gewicht und die Akku-Größe eine wichtige Rolle spielen, wie bei Elektrofahrzeugen und Drohnen.
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LiFePO4 ist besser, wenn Sicherheit und thermische Stabilität höchste Priorität haben, wie bei stationären Energiespeichersystemen, Wohnmobilen, Booten und Solarstromspeichern oder wenn eine lange Lebensdauer und hohe Zyklenzahl erforderlich ist, z. B. bei Anwendungen, die häufige Lade- und Entladezyklen erfordern.
Vorteile von Lithium Batterien
Höhere Energiedichte: Li-Ion-Batterien haben eine höhere Energiedichte, was bedeutet, dass sie mehr Energie pro Volumen- oder Gewichtseinheit speichern können. Das macht sie ideal für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht eine Rolle spielen, wie bei Smartphones, Laptops und Elektrofahrzeugen.
Weit verbreitet: Aufgrund ihrer hohen Energiedichte und relativ geringen Kosten sind sie in vielen Konsumelektronik-Geräten und Elektrofahrzeugen weit verbreitet.
Geringe Selbstentladung: Sie entladen sich nur langsam, wenn sie nicht benutzt werden.
Kein Memory-Effekt: Sie können ohne Leistungsverlust aufgeladen werden, auch wenn sie nicht vollständig entladen sind.
Lange Lebensdauer: Sie können viele Lade- und Entladezyklen durchlaufen, bevor ihre Kapazität merklich nachlässt.
Nachteile von Lithium Batterien
Sicherheitsbedenken: Li-Ion-Batterien sind anfälliger für Überhitzung und können bei Beschädigung oder Fehlbehandlung Feuer fangen oder explodieren.
Lebensdauer: Sie haben eine kürzere Lebensdauer im Vergleich zu LiFePO4-Akkus und neigen dazu, schneller Kapazität zu verlieren.
Kosten: Sie sind in der Regel teurer als andere Akku-Typen.
Rohstoffverfügbarkeit: Die Materialien, insbesondere Kobalt und Lithium, sind begrenzt und teilweise in politisch instabilen Regionen zu finden.
Vorteile von LiFePO4: Lithium-Eisenphosphat Akkus
Sicherheit: LiFePO4-Akkus sind thermisch stabiler und weniger anfällig für Überhitzung oder Entflammung. Das macht sie sicherer im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Chemien wie Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2).
Längere Lebensdauer: Sie haben eine längere Zykluslebensdauer und können oft 2000 bis 5000 Ladezyklen überstehen. Das bedeutet, dass sie öfter aufgeladen und entladen werden können, bevor ihre Kapazität signifikant abnimmt.
Umweltfreundlicher: LiFePO4-Batterien enthalten keine toxischen Schwermetalle wie Kobalt oder Nickel, was sie umweltfreundlicher macht und ihre Entsorgung einfacher und weniger schädlich für die Umwelt.
Leistungsdichte: Obwohl sie eine geringere Energiedichte (Wattstunden pro Kilogramm) im Vergleich zu einigen anderen Lithium-Ionen-Batterien haben, bieten sie eine gute Leistungsdichte (Watt pro Kilogramm), was sie besonders für Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen geeignet macht.
Nachteile von LiFePO4 Akkus
Niedrigere Energiedichte: LiFePO4 Akkus haben eine geringere Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Li-Ion-Batterien. Das bedeutet, dass sie bei gleichem Gewicht oder Volumen weniger Energie speichern können.
Größer und schwerer: Aufgrund der geringeren Energiedichte sind sie in der Regel größer und schwerer für die gleiche Kapazität, was sie weniger geeignet für tragbare Anwendungen macht.
Unterschied zwischen Lithium-Ion und LiFePO4 (Lithium-Eisen-Phosphat-Akku)
Der Unterschied zwischen Lithium-Ionen (Li-Ion) und Lithium-Eisenphosphat-Batterien liegt in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren Eigenschaften. Li-Ion Akkus verwenden verschiedene Kathodenmaterialien wie Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2), Lithium-Mangan-Oxid (LiMn2O4), Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide (NMC) oder Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (NCA). LiFePO4 Akkus verwenden Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) als Kathodenmaterial.
Energiedichte & Leistung:
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Li-Ion Akkus haben eine höhere Energiedichte, was bedeutet, dass sie mehr Energie pro Gewichtseinheit speichern können. Typisch sind etwa 150-200 Wh/kg.
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LiFePO4 Akkus haben eine niedrigere Energiedichte, etwa 90-120 Wh/kg. Das bedeutet, sie sind schwerer und größer für die gleiche Kapazität im Vergleich zu Li-Ion.
Sicherheit:
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Li-Ion Akkus sind anfälliger für Überhitzung, Überladung und Feuergefahr. Sie benötigen oft umfangreiche Schutzschaltungen.
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LiFePO4 Akkus sind thermisch stabiler und sicherer, weniger anfällig für Überhitzung und Feuer. Sie gelten als eine der sichersten Lithium-Batterie-Chemien.
Lebensdauer & Entladung:
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Li-Ion Akkus haben eine kürzere Lebensdauer mit etwa 500-1000 Ladezyklen, bevor die Kapazität signifikant abnimmt.
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LiFePO4 Akkus haben eine längere Lebensdauer mit 2000-5000 Ladezyklen oder mehr, bevor die Kapazität auf 80 % der ursprünglichen Kapazität abfällt.
Temperaturbeständigkeit:
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Li-Ion Akkus sind empfindlicher gegenüber extremen Temperaturen, besonders bei hoher Hitze und Kälte. Ihre Leistung kann bei extremen Temperaturen abnehmen.
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LiFePO4 Akkus sind besserer Betrieb über einen breiteren Temperaturbereich, sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen.
Kosten:
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Li-Ion Akkus sind tendenziell teurer, besonders die Kathodenmaterialien wie Cobalt und Nickel tragen zu höheren Kosten bei.
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LiFePO4 Akkus sind etwas günstiger in der Herstellung aufgrund der Verwendung von preiswerten und umweltfreundlichen Materialien wie Eisen und Phosphat.
Insgesamt gibt es keine eindeutige Antwort darauf, welche Technologie-Lösung besser ist. Wir beraten Sie unter unserer Service-Hotline oder per E-Mail gern zu Fragen.
Kaufkriterien für Ihren LiFePO4-Akku
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Kapazität und Spannung: Wählen Sie einen Akku, der den Anforderungen Ihrer Anwendung in Bezug auf Kapazität (Ah) und Spannung (V) entspricht.
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Anwendungen: Stellen Sie sicher, dass der Akku und die Leistung für Ihre spezifischen Anwendungen geeignet sind, sei es für Wohnmobil, Boot, Solarstromspeicher oder tragbare Geräte.
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Batterie-Management-System: Ein gutes Batteriemanagementsystem ist entscheidend für die Sicherheit, Überwachung und Langlebigkeit der Batterie.
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Zyklenfestigkeit: Achten Sie auf die angegebene Anzahl von Lade- und Entladezyklen. Eine höhere Zyklenfestigkeit bedeutet eine längere Lebensdauer der Batterie.
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Gewicht und Größe: Berücksichtigen Sie die physische Akkugröße, besonders wenn der Platz begrenzt ist.
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Kosten: Vergleichen Sie die Kosten im Verhältnis zur Kapazität und Lebensdauer der Batterie. Berücksichtigen Sie auch den langfristigen Nutzen.
LiFePO4 Akku kaufen im Akkuline Shop
Die Wahl des besten LiFePO4-Akkus hängt, wie erläutert, von Ihren spezifischen Anforderungen und den Anwendungen ab. In unserem Sortiment finden Sie LiFePO4 Akkus, die bekannt sind für ihre Qualität, Zuverlässigkeit und Leistung. Diese Akkus sind für unterschiedliche Anwendungen und in verschiedenen Kapazitäten erhältlich, um Ihren Bedürfnissen gerecht zu werden:
XCell 12 Volt LiFePO4 Akku mit 100Ah (759 €)
Hersteller: XCell
Kapazität: 100 Ah
Spannung: 12 V
Eigenschaften:
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Integriertes Batteriemanagement-System
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leicht, auslaufsicher und extrem belastbar
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Integriertes Bluetooth
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Ladezustand über App einsehbar (IOS & Android)
Einsatzbereiche und Branchen:
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Wohnwagen und Wohnmobil
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Medizin- und Reha-Anwendungen
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Solarstromspeicher
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Sicherheitstechnik
LFP1210EV Bleiakku Ersatz (239,90 €)
Hersteller: Vision
Kapazität: 10 Ah
Spannung: 12 V
Eigenschaften:
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Temperaturbeständigkeit: -30 bis +60 °C bei Anwendungen
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1:1 austauschbar mit allen Blei Akkus
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keine Explosionsgefahr
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Batterie-Management-System Schutzschaltung erlaubt Aufladung mit handelsüblichen Blei-Akku-Ladegeräten
Einsatzbereiche und Branchen:
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Golfcaddy
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Gitarrenverstärker und Lautsprecherboxen
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Modellbau- und Modellsport-Anwendungen
Kleine LiFePO4 Akkus für Modellbau, Taucherlampen und Solarleuchten:
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EFAN IFR-14500 mit 3,2 V und 600 mAh
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EFAN IFR-18650 mit 3,2 V und 1400 mAh
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COTTCELL IFR-14500 mit 3,2 V und 600 mAh
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COTTCELL IFR-26650 mit 3,2 - 3,3 V und 3300 mAh
Ladegeräte für LiFePO4 Akkus bei Akkuline
LiFePO4-Akkus haben spezifische Lade-Anforderungen, die sich von herkömmlichen Li-Ion-Batterien unterscheiden.
LiFePO4-Akkus haben eine Nennspannung von 3,2 V pro Zelle und eine maximale Ladespannung von etwa 3,65-3,7 V pro Zelle. Li-Ion-Batterien hingegen haben eine Nennspannung von 3,7 V pro Zelle und eine maximale Ladespannung von 4,2 V pro Zelle. Das bedeutet, dass ein Ladegerät für Li-Ion-Batterien die LiFePO4-Batterie überladen könnte.
LiFePO4-Akkus können hohe Lade- und Entladeströme haben, aber es ist wichtig, den empfohlenen Ladestrom für Ihren spezifischen Akku zu beachten. Ein zu hoher Ladestrom kann den Akku beschädigen.
LiFePO4-Akkus bevorzugen ein CC-CV-Ladeprofil (Constant Current - Constant Voltage), ähnlich wie Li-Ion-Batterien. Es ist wichtig sicherzustellen, dass das Ladegerät das richtige Ladeprofil bereitstellt.
Insgesamt ist es am sichersten und besten für die Lebensdauer und Leistung Ihrer LiFePO4-Akkus, ein Ladegerät zu verwenden, das speziell für diesen Akkutyp entwickelt wurde. In unserem Online-Shop bieten wir Marken unterschiedlicher Hersteller zu einem sehr guten Preis-Leistungsverhältnis an:
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SkyRC MC3000: Analyse, Ladegerät und Entladung für alle Akku-Typen!
Darum sind LiFePO4-Akkus sicherer als Li-Ion
Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Akkus gelten als eine der sicher und sind weit weniger anfällig für Brände und thermisches Durchgehen (Thermal Runaway) im Vergleich zu anderen Akkus wie Lithium-Ionen-Akkus aus Cobalt-Oxid (LiCoO2).
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Thermische Stabilität: LiFePO4 hat eine sehr stabile Kristallstruktur, die weniger Wärme produziert und weniger anfällig für Überhitzung ist.
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Höhere Zersetzungstemperatur: Die chemische Zusammensetzung von LiFePO4 beginnt erst bei höheren Temperaturen zu zersetzen (ca. 270°C) im Vergleich zu LiCoO2 (ca. 150°C).
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Geringere Freisetzung von Sauerstoff: Im Falle einer Überhitzung setzt LiFePO4 weniger Sauerstoff frei als andere Lithium-Ionen-Batterien, was die Gefahr eines Feuers reduziert.
Fachgerechter Einsatz und Sicherheitsvorkehrungen
Dennoch ist es wichtig zu beachten, dass kein Akku völlig immun gegen Brände ist. Um das Risiko eines Brandes bei LiFePO4-Akkus weiter zu minimieren, sollten folgende Sicherheitsvorkehrungen beachtet werden:
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Qualitätsprodukte verwenden: Kaufen Sie Akkus von renommierten Herstellern, die strenge Qualitätskontrollen durchführen.
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Richtiges Ladegerät: Verwenden Sie Ladegeräte, die speziell für LiFePO4-Akkus ausgelegt sind und ein BMS zur Überwachung der Ladespannung und -strom bieten.
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Physische Schäden vermeiden: Vermeiden Sie mechanische Belastungen oder Beschädigungen der Akkus.
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Temperaturüberwachung: Betreiben Sie Akkus nicht bei extremen Temperaturen und lagern Sie sie an einem kühlen, trockenen Ort.
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Batteriemanagementsystem nutzen: Ein gutes Batteriemanagementsystem hilft, Überladung, Tiefentladung und andere potenziell gefährliche Zustände zu verhindern.
LiFePO4 Akku: automatische Abschaltung bei Sicherheitsproblemen
Ein LiFePO4-Akku schaltet sich unter bestimmten Bedingungen automatisch ab, um Schäden zu vermeiden und die Sicherheit zu gewährleisten. Diese Abschaltungen werden in der Regel durch das Batterie-Management-System (BMS) gesteuert. Hier sind die wichtigsten Szenarien, in denen ein LiFePO4-Akku abschaltet:
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Überladungsschutz: Wenn die Spannung einer Zelle den maximalen Schwellenwert (typisch 3,65-3,7 V pro Zelle) überschreitet, schaltet das BMS den Ladevorgang ab, um eine Überladung zu verhindern. Überladung kann zu Überhitzung und potenziell gefährlichen Situationen führen.
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Tiefentladungsschutz: Wenn die Spannung einer Zelle unter einen bestimmten Schwellenwert (typisch 2,5 V pro Zelle) fällt, schaltet das BMS die Entladung ab, um eine Tiefentladung zu verhindern. Tiefentladung kann die Zellen irreparabel beschädigen und ihre Lebensdauer verkürzen.
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Überstromschutz: Wenn der Strom, der durch den Akku fließt, einen bestimmten Schwellenwert überschreitet (z.B. durch einen Kurzschluss oder übermäßige Belastung), schaltet das BMS die Batterie ab, um Schäden an den Zellen und möglichen Gefahren wie Überhitzung zu verhindern.
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Temperaturschutz: Wenn die Temperatur der Batterie über einen sicheren Schwellenwert steigt (typisch über 60°C), schaltet das BMS die Batterie ab, um Überhitzung und thermisches Durchgehen zu verhindern.
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Kälteschutz: Wenn die Temperatur der Batterie unter einen sicheren Schwellenwert fällt (typisch unter -20°C), kann das BMS die Batterie abschalten, um Schäden durch niedrige Temperaturen zu vermeiden.
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Balancing: Während des Ladevorgangs kann das BMS einzelne Zellen innerhalb des Batteriepacks ausgleichen (balancieren), um sicherzustellen, dass alle Zellen die gleiche Spannung haben. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer der Batterie zu maximieren und die Sicherheit zu erhöhen.
Unsere Empfehlung zum Kauf von LiFePO4 Akkus
Ein LiFePO4-Akku kann unter optimalen Bedingungen viele Jahre halten. Die genaue Lebensdauer hängt jedoch stark vom Betrieb, den Lade- und Entlade-Bedingungen und der Umgebungstemperatur ab.
Durch die richtige Pflege und Handhabung können Sie die Lebensdauer Ihrer LiFePO4-Akkus maximieren und sicherstellen, dass sie über einen langen Zeitraum zuverlässig funktioniert.