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LiFePO4 Akkus brennen nicht

Lithium-Ionen-Akkus gibt es je nach Hersteller, Größe, Bauart oder Zusammensetzung in unterschiedlichen Ausführungen. Die sichersten sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP oder LiFePO4 genannt).

Ist für Sie der Faktor Sicherheit am wichtigsten, sollten Sie einen LiFePO4 (Lithium-Eisen-Phosphat-Akku) jedem anderen Akku vorziehen.

Warum brennen oder explodieren LiFePO4 Akkus nicht?

Dies liegt an der Zusammensetzung der Zellen:

  • positive Elektrode: Lithium-Eisenphosphat (Formelzeichen = LiFePO4)
  • negative Elektrode: Graphit bzw. harter Kohlenstoff, worin Lithium eingelagert ist

Im Vergleich mit der Lithium-Cobalt-Elektrode hat der LiFePO4-Akku eine:

  1. geringere Energiedichte
  2. keine Freisetzung von Sauerstoff

Das ist auch der Grund, warum die LiFePO4-Batterie selbst bei mechanischen Beschädigungen weniger durchgeht.

Bei den Lithium-Ionen-Zellen mit Lithium-Cobalt (III) (Formelzeichen – LiCoO2) kommt es bei der chemischen Reaktion zur Freisetzung von Sauerstoff, daher die hohe Brandgefahr.
Dies lässt sich gut am Beispiel des Elektrofahrrads erkennen.

Im Falle eines Brandes durch Überladung oder Kurzschluss

Zuerst brennt immer der Elektrolyt, weil dieser leicht entzündlich ist. Die Kathode (positive Elektrode) von LFP-Akkus ist weniger brennbar im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Batterien. Die Anode ist genauso aus Graphit bzw. Kohlenstoff und entzündbar.
Batterij vergelijk Lithium-IJzerfosfaat, Lithium-Ion en Lood-Zuur | Feyter Forklift Services
ABB: Vergleich der Eigenschaften der Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie mit Lithium-Ionen und Blei-Säure. Je weiter die Linie nach außen verläuft, umso sicherer ist die Technologie. (Quelle)

LiFePO4 Akkus im Alltag

Wie oben dargelegt, gehen LiFePO4 Akkus aufgrund ihrer Zellchemie thermisch nicht durch, das heißt, Sie brennen oder explodieren nicht. Daher sind LiFePO4s im Haus sehr gut aufgehoben. Sei es privat für die Solaranlage oder in Firmen bei diversen Anwendungen:

Anwendung im Lager oder in Großmärkten/Supermärkten

LiFePO4s werden im Lager immer beliebter. Somit sind Flurförderzeuge wie Gabelstapler, Hubwagen inzwischen meistens schon mit LiFePO4 Batterien ausgestattet. Die Mitarbeiter können bequem damit herumfahren, Waren transportieren oder stapeln.

Indem sie den Drucker mit Notebook und Scanner mittransportieren, können Inventuren leichter durchgeführt, Bestände erfasst, Haltbarkeiten geprüft werden. Für ReWe zum Beispiel ist das Argument der Sicherheit bezüglich der brandsicheren Akkus wichtig.

Die Vorteile sind verglichen mit anderen Lithium-Ionen-Akkus unbestritten.

Geschätzt wird bei der Lithium-Eisen-Phosphat-Variante die eingesetzte phosphatbasierte Technik, weil diese eine hohe thermische und chemische Stabilität und somit bessere Sicherheitsbedingungen vorweisen kann.

Anwendung für Stromspeicher im Eigenheim

LiFePO4-Akkus ist zurzeit die beste Batterietechnik auf dem Markt, mit den meisten Vorteilen. Beim sogenannten Nageltest oder simulierten Kurzschluss mit Temperaturen von über 700°C, wurden LiFePO4 Zellen im Labor getestet. Das Ergebnis war, dass sie weder gebrannt haben, noch kritische Temperaturen entstanden sind.

Studie: Batteriesicherheit im Eigenheim

Das Ergebnis der Studien: „Vergleich von Lithium-Materialsystemen zum Thema Sicherheit“ bestätigt, dass im Gegensatz zu den Oxiden, LiFePO4-Akkus bis 300°C keine thermischen Effekte zeigen. Somit sind diese sicherheitstechnisch außer Konkurrenz.

Überladen einer LiFePO4-Zelle ohne BMS

Was ist ein BMS System? Batterie Management System oder kurz (BMS) ist eine elektronische Steuerung, die den Zustand der Batterie überwacht & regelt. Das BMS verhindert so zum Beispiel den Kurzschluss und schützt vor Übertemperatur.

In diesem Fall wird einiges versucht, aber die Zelle brennt trotzdem nicht. Hier sieht man genau, wie die Zelle nur raucht. In einem LiFePO4-Akku sind mehrere dieser Zellen verbaut und das zusätzlich enthaltene BMS verhindert sowohl den Kurzschluss als auch die Überhitzung.

 

Tipp der Forscher für alle Lithium-Ionen-Batterien: Die Lebensdauer verlängern, indem Stromspeicher zuhause immer im Keller, bei einer Temperatur von etwa 15° stehen sollten, Frost vertragen sie nicht. Auf keinen Fall auf dem Dachboden lassen, wenn dort die Sonne scheint, könnte der Stromspeicher überhitzen.

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