Die Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge steht im Mittelpunkt der Diskussionen. Leistungsfähigkeit, Reichweite und Nachhaltigkeit sind entscheidende Qualitätsmerkmale. Während die NMC-Batterietechnologie noch dominierend ist, rücken Lithium-Eisenphosphat-Batterien immer mehr in den Fokus der Automobilindustrie.
Die Vorteile sind offensichtlich: geringere Materialkosten, verbesserte Verfügbarkeit, Umweltverträglichkeit und schnellere Ladezeiten. Hier präsentieren wir die grüne Batterie der Zukunft.
CATL präsentiert die Zukunft der Elektrofahrzeuge: LFP-Akkus im Aufwind!
Im Zentrum der Elektrofahrzeugrevolution steht ein Name: Contemporary Amperex Technology Co. Limited, besser bekannt als CATL. Seit der Gründung im Jahr 2011 hat sich CATL zu einem Giganten in der Welt der Lithium-Ionen-Akkus entwickelt und gehört heute zu den Top-Akteuren der Branche. Mit einem Marktanteil von über 50 Prozent in China und einer Präsenz auf globaler Ebene ist CATL ein Pionier in der Entwicklung nachhaltiger Energiespeicherlösungen für die Automobilindustrie.
Kürzlich enthüllte das Unternehmen seine neueste Innovation: den "Shenxing"-Akku. Diese Batterie verspricht eine Ladegeschwindigkeit, die neue Maßstäbe setzt. Mit einer Kapazität von 80 Kilowattstunden kann der Shenxing-Akku innerhalb von nur 15 Minuten von 0 auf 100 Prozent aufgeladen werden - das entspricht theoretisch vier Volladungen pro Stunde.
Selbst bei extremen Temperaturen bleibt die Ladegeschwindigkeit beeindruckend schnell, und die Rohstoffkosten liegen deutlich unter denen herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien.
CATL ebnet damit den Weg für eine Zukunft, in der Elektroautos nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch erschwinglicher sind.
Umweltfreundliche LFP-Technologie: Die Vorteile von Lithium-Eisenphosphat-Akkus
Aus ökologischer Sicht ist Lithium-Eisenphosphat ungiftig und unbedenklich, wie eine Studie des Verbands der Elektrotechnik (VDE) zeigt.
Der Lithium-Eisenphosphat-Akku (LFP- oder LiFePO4-Akku) ist eine Form der Lithium-Ionen-Batterie, die ausschließlich aus Materialien besteht, die auch als natürliche Minerale vorkommen.
Diese Batterie enthält weder Kobalt noch Nickel, zwei giftige Schwermetalle.
Die erste Eisenphosphat-Zelle wurde Ende der 1990er Jahre entwickelt. Ihre nominale Spannung liegt zwischen 3,2 und 3,3 Volt, was geringer ist als bei anderen Lithium-Ionen-Akkus. Die Energiedichte eines Lithium-Eisenphosphat-Akkus beträgt lediglich 90 bis 110 Wh/kg im Vergleich zu etwa 180 Wh/kg bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus.
Auch die Sicherheit und Langlebigkeit sind Stärken von LFP-Akkus.
Beim Recycling punktet der Lithium-Eisenphosphat-Akku im Vergleich zu anderen Materialkombinationen, da alle verwendeten Metalle zu 100 % recycelt werden können. Lithium-Eisenphosphat-Zellen gelten als robust und sicher. Sie sind nicht brennbar oder explosiv und halten extremen Temperaturen und Beschädigungen stand. Im Vergleich dazu bergen konventionelle Lithium-Ionen-Batterien das Risiko der Zündung bei Überhitzung oder äußerer Einwirkung.
Dies wirkt sich positiv auf die Effektivität unter extremen Temperaturschwankungen aus, was im Winter keinen signifikanten Reichweitenverlust zur Folge hat.
Zusammenfassend sind diese Vorteile zu nennen:
Niedrigere Materialkosten: Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind in der Herstellung kostengünstiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, da sie auf teure Schwermetalle wie Nickel, Mangan und Kobalt verzichten.
Verbesserte Verfügbarkeit der Rohstoffe: Die Rohstoffe für Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind weit verbreitet und leichter verfügbar als die für herkömmliche Batterien benötigten Materialien.
Umweltverträglichkeit: Durch den Verzicht auf giftige Schwermetalle wie Kobalt und Nickel sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien umweltfreundlicher und haben ein geringeres Risiko für Umweltschäden während der Herstellung und Entsorgung.
Höhere Sicherheit: Die Feuerfestigkeit der Elektroden und das geringere Risiko von Bränden und Explosionen machen Lithium-Eisenphosphat-Batterien sicherer in der Anwendung als herkömmliche Batterien.
Lange Lebensdauer: Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben eine lange Lebensdauer mit über 10.000 Ladezyklen, was sie zu einer langlebigen und zuverlässigen Energiespeicherlösung macht.
Effektivität bei extremen Temperaturen: Lithium-Eisenphosphat-Batterien zeigen eine hohe Effektivität und Zuverlässigkeit auch bei extremen Temperaturschwankungen, was zu geringeren Leistungseinbußen in Umgebungen mit hohen oder niedrigen Temperaturen führt.
Vollständiges Recycling: Alle in Lithium-Eisenphosphat-Batterien verwendeten Metalle können zu 100 % recycelt werden, was zu einer nachhaltigeren Energie- und Ressourcennutzung beiträgt.
Nachteile von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Obwohl Lithium-Eisenphosphat-Batterien viele Vorteile bieten, sind auch einige Nachteile zu beachten. Der Hauptnachteil liegt in ihrer geringeren Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.
Während herkömmliche Batterien eine Energiedichte von etwa 180 Wattstunden pro Kilogramm erreichen, liegen Lithium-Eisenphosphat-Batterien nur bei 90 bis 110 Wattstunden pro Kilogramm. Dies bedeutet, dass mehr Zellen benötigt werden, um die gleiche Leistung zu erzielen, was zu einem erhöhten Platzbedarf und potenziell höheren Kosten führt.
Darüber hinaus können die Einschränkungen in Bezug auf Größe und Gewicht die Reichweite von Elektrofahrzeugen beeinträchtigen.
Trotz dieser Herausforderungen wird die kontinuierliche Weiterentwicklung der Zellchemie voraussichtlich zu Verbesserungen führen und die Leistungsfähigkeit von Lithium-Eisenphosphat-Batterien in Zukunft steigern.
Nachteile:
Geringere Energiedichte: Lithium-Eisenphosphat-Batterien weisen eine geringere Energiedichte auf als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, was bedeutet, dass sie weniger Energie pro Gewichtseinheit speichern können.
Mehr Zellen für vergleichbare Leistung: Aufgrund ihrer geringeren Energiedichte benötigen Lithium-Eisenphosphat-Batterien mehr Zellen, um eine vergleichbare Leistung zu erzielen, was zu einem erhöhten Platzbedarf und potenziell höheren Kosten führen kann.
Einschränkungen in Bezug auf Größe und Gewicht: Die geringere Energiedichte und der Bedarf an mehr Zellen können die Größe und das Gewicht von Lithium-Eisenphosphat-Batterien erhöhen, was sich wiederum negativ auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen auswirken kann.
Wer verwendet bereits LFP-Akkus in der Automobilindustrie?
Vorreiter bei der Verwendung der LFP-Batterien sind Tesla (im Model 3 und Model Y) und BYD, die die moderne Akku-Technologie vom chinesischen Hersteller CATL beziehen. China dominiert den Markt der LFP-Zellen beinahe vollständig und wird in diesem Jahr 99,5 % des weltweiten Marktanteils produzieren.
CATL expandiert aber auch nach Europa, die Vorproduktion in einem Erfurter Werk wurde letztes Jahr begonnen.
Ford zieht nach und investiert 3,5 Milliarden US-Dollar in den Bau eines LFP-Batteriewerks in Michigan/USA. "Wir werden LFP-Batterien bereits dieses Frühjahr im Mustang Mach-E einsetzen", sagte Konzernchef Jim Farley bei der Präsentation der neuen E-Auto-Strategie in den USA.
Das Unternehmen kündigte an, sowohl seine Elektroautos der nächsten Generation als auch bereits in der Entwicklung befindliche Nutzfahrzeuge mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien ausrüsten zu wollen.
Damit dürften die neuen Akkus ebenso in europäischen Modellen eingesetzt werden. Ford verspricht sich davon neben Einsparungen von 10 bis 15 % eine schnellere Steigerung der Produktionszahlen und somit kürzere Lieferzeiten. Ab Ende 2023 soll der Kunde bei einem Ford Mustang Mach-E zwischen dem Einbau einer herkömmlichen NCM- oder einer LFP-Batterie wählen können.
Den Unterschied zwischen den beiden Varianten erklärt Charles Poon, Global Director of Electric System Engineering bei Ford in seiner "Batterie Show".
Die Technologie wird auch von den chinesischen Premiummarken Xpeng und Nio sowie von der wachsenden Volumenmarke MG verwendet. MG, das sich im Besitz der chinesischen SAIC befindet, setzt LFP-Batterien in den Einstiegsversionen seines neuen Kompaktwagens MG4 ein, der mit dem VW ID.3 und dem Peugeot e-208 konkurriert.
Um die Preise halten bzw. senken zu können, setzt auch Stellantis (Peugeot, Citroen, Opel, Fiat) nun wieder auf die günstigeren Zellen.
Man will die Fahrzeuge bis zur Mittelklasse künftig mit LFP-Zellen ausstatten.
"Wir brauchen LFP und wir werden LFP haben, weil es eine wettbewerbsfähige Kostenposition ist, um erschwingliche Autos für die Mittelklasse herzustellen", sagte Carlos Tavares, CEO von Stellantis, im Februar auf einer Bilanzkonferenz.
Die Zukunft der Mobilität mit LFP-Technologie: Vor- und Nachteile im Vergleich
Die Wahl zwischen Lithium-Ionen und Lithium-Eisenphosphat-Akkus wird die Autowelt von morgen prägen. Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile von LFP-Akkus zu berücksichtigen, um fundierte Entscheidungen für die Elektrofahrzeuge der Zukunft zu treffen.
Während die Vorteile von Lithium-Eisenphosphat-Akkus in ihrer Sicherheit, Langlebigkeit und Umweltfreundlichkeit liegen, sollten auch die Nachteile wie die geringere Energiedichte und die damit verbundenen Einschränkungen in Bezug auf Größe und Gewicht berücksichtigt werden.