Wie lange sollten Lithium-LiFePO4-Akkus halten?

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) gehören zur Lithium-Ionen-Batterietechnologie und erfreuen sich aufgrund ihrer hervorragenden Leistungsmerkmale großer Beliebtheit. Diese Lithium-Eisenphosphat-Batterien finden sich in zahlreichen Anwendungen, von Elektrofahrzeugen über Solaranlagen bis hin zu tragbaren elektronischen Geräten. Die Langlebigkeit der verwendeten Batterietechnologie ist eines der wichtigsten Merkmale. Dieser Artikel befasst sich mit der Lebensdauer des LiFePO4-Akkupacks, den Faktoren, die seine Haltbarkeit beeinflussen, und wie man seine Lebensdauer maximieren kann.

Die Chemie von LiFePO4-Batterien kennen

LiFePO4-Akkus zeichnen sich durch eine sehr stabile Chemie aus, die gegenüber den meisten anderen Lithium-Ionen-Akkus eine Reihe von Vorteilen bietet. Zu den Vorteilen zählt unter anderem die Sicherheit: Diese Akkus neigen weniger zum thermischen Durchgehen (Thermo-Runaway). Dieser Prozess führt zu hohen Temperaturen, die den Akku in einem regelrechten Feuer explodieren lassen. Sie überstehen laut Messungen mehr Lade- und Entladezyklen als andere Lithium-Ionen-Akkus und bieten eine stabilere Ausgangsspannung unter verschiedenen Lastbedingungen. Diese Akkus finden in vielen Anwendungen Verwendung. LiFePO4-Akkus sind eine umweltfreundlichere Option als andere Lithium-Ionen-Akkus, da sie kein Kobalt verwenden und bei der Entwicklung und Entsorgung weniger Umwelt- und Gesundheitsbedenken bestehen.

Faktoren, die die Lebensdauer einer Batteriezelle beeinflussen

Die Lebensdauer eines Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePO4) wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Es ist wichtig, diese Faktoren bei der Optimierung der Akkuleistung und -haltbarkeit zu berücksichtigen. Hier ist eine Übersicht aller Faktoren:

Zykluslebensdauer

Dies ist die Anzahl der vollständigen Lade- und Entladezyklen , die ein Akku durchführen kann, bevor seine Leistung unter den erforderlichen Grenzwert fällt. LiFePO4-Akkus haben eine lange Lebensdauer, die üblicherweise mit mehreren tausend Zyklen angegeben wird. Die Spanne reicht von 2.000 bis 5.000 Zyklen, bei hoher Qualität sogar bis zu 10.000 Zyklen. Weitere Faktoren, die die Lebensdauer beeinflussen, sind Entladetiefe (DoD), Temperatur und Ladeverhalten.

Entladetiefe (DoD)

Die Entladetiefe (DoD) ist der Anteil der Batteriekapazität, der pro Zyklus genutzt wird. Unter sonst gleichen Bedingungen führt eine niedrigere Entladetiefe typischerweise zu einer längeren Batterielebensdauer. Eine Batterie, die regelmäßig auf 50 % ihrer Kapazität entladen wird, hält beispielsweise länger als eine, die regelmäßig auf 100 % entladen wird. Wenn die Batterie nicht vollständig entladen ist, werden die Zellen nur sehr wenig belastet. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der Batterie.

Temperatur

Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer von LiFePO4-Batterien. Hohe und niedrige Temperaturen sind nicht gut für die Batterie. Hohe Temperaturen zersetzen den Elektrolyten, wodurch der Innenwiderstand steigt und die Kapazität sinkt. Niedrige Temperaturen hingegen verlangsamen die chemischen Reaktionen in der Batterie, was die Effizienz beeinträchtigt. Sowohl niedrige als auch hohe Temperaturen beeinträchtigen die Leistung und Lebensdauer der Batterie. Für eine optimale Lebensdauer sollte die Batterie im vom Hersteller empfohlenen Temperaturbereich betrieben und gelagert werden.

Lade- und Entladeraten

Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich dabei um die Lade- und Entladeraten einer Batterie. Bei zu schnellem Laden und Entladen kann es zu Wärmeentwicklung und Überlastung der Batterie kommen, was zu einer verkürzten Lebensdauer führen kann. Der Hersteller gibt die optimalen Lade- und Entladeraten an, damit die Batterie ohne übermäßige Belastung funktioniert. Die Befolgung dieser Anweisungen erhöht langfristig die Lebensdauer der Batterie.

Wartung

Die richtige Pflege von LiFePO4-Batterien ist wichtig. Folgende Verhaltensweisen sind hilfreich:

• Kein Überladen : Überladen führt zu Überhitzung und somit zur Beschädigung der Batteriezellen.
• Vermeidung einer Tiefentladung : Mit der Zeit beschädigt eine Überentladung die Batterie.
• Zellen ausgleichen : Indem sichergestellt wird, dass alle Zellen im Akkupack gleichmäßig geladen sind, wird eine Überlastung oder Verschlechterung einer einzelnen Zelle vermieden.
• Regelmäßige Kontrollen : Durch die Überprüfung des Zustands der Batterie und die Befolgung der Wartungsrichtlinien des Herstellers können schwerwiegende Probleme vermieden werden.

Lagerbedingungen

Die richtigen Lagerbedingungen sind entscheidend für die Lebensdauer einer Batterie. Bei Nichtgebrauch empfiehlt es sich, Batterien an einem kühlen, trockenen Ort und mit einem teilweisen Ladezustand (in der Regel 50 bis 70 %) zu lagern. Dies ist wichtig, um zu verhindern, dass die Kapazität mit der Zeit abnimmt.

Nutzungsmuster

Auch das Nutzungsverhalten kann einen großen Einfluss auf die Gesamtlebenserwartung einer LiFePO4-Batterie haben. Starke Belastungen, wie z. B. starkes Entladen und Laden oder Betrieb auf hoher Ebene, können die Lebensdauer einer Batterie verkürzen. Gleichzeitig ist eine moderate oder konstante Nutzung für eine längere Lebensdauer einer Batterie günstiger.

Batteriequalität

Auch die Qualität einer Batterie, wie z. B. ihre Materialien und ihre Verarbeitung, spielt eine Rolle. Hochwertige LiFePO4-Batterien werden in der Regel aus erstklassigen Materialien hergestellt und strengen Qualitätskontrollen unterzogen. Aus diesem Grund halten sie oft länger und sind leistungsfähiger als minderwertige Batterien.

Lebenserwartung

Wenn man all diese Dinge außer Acht lässt, lässt sich die Lebenserwartung eines LiFePO4-Akkus im Wesentlichen wie folgt betrachten:

• Im Durchschnitt: Normale Lebensdauer: Ein LiFePO4-Akkupack kann bei normaler Verwendung durchschnittlich 5 bis 15 Jahre halten.
• Hohe Qualität: Premium-LiFePO4-Batterien können eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren erreichen, insbesondere bei Verwendung unter optimalen Bedingungen und mit den richtigen Wartungsverfahren.

Maximieren der Akkulaufzeit

LifePO4-Batterien stellen in der Regel eine erhebliche Investition dar. Um die Rendite dieser Investition zu optimieren, sind bewährte Verfahren für Nutzung, Ladung, Lagerung und Wartung erforderlich. Im Folgenden finden Sie detaillierte Richtlinien, wie Sie das Beste aus Ihrer Investition herausholen:

Geringe Entladungstiefe

• Vermeiden Sie eine vollständige Entladung: Regelmäßige Entladungen sind sehr schädlich für den Akku und können zu schneller Alterung führen. Versuchen Sie, die Entladetiefe (DoD) des Akkus bei den meisten Zyklen zwischen 20 % und 80 % zu halten. Dadurch werden die Zellen weniger belastet und ihre Kapazität bleibt über einen längeren Zeitraum erhalten.
• Nutzen Sie Teilentladungen: Eine Batterie, die häufig teilentladen wird, belastet sie weniger, als wenn sie tiefentladen wird. Beispielsweise ist eine Entladung auf nur 50 % und anschließendes Wiederaufladen für die Batterie viel effektiver, als sie bis auf einen niedrigen Ladezustand zu entladen.

Ladepraktiken

• Optimales Laden: Verwenden Sie ausschließlich Ladegeräte für LiFePO4-Akkus. Diese Ladegeräte verfügen über die richtigen Spannungs- und Stromstärkeeinstellungen und laden Ihren Akku sicher auf.
• Überladung : Überladung kann zu Überhitzung und Beschädigung der Batteriezellen führen. Mit einem Ladegerät mit eingebautem Schutz ist dies jetzt möglich.
• Richtige Laderaten: Beachten Sie die Laderatenempfehlungen des Herstellers. Vermeiden Sie Schnellladen, es sei denn, Sie benötigen die benötigte Ladeleistung sehr schnell, da Schnellladen zu Überhitzung und Überlastung der Batterie führen kann.

Temperaturmanagement

• Ideale Betriebstemperaturen : LiFePO4-Zellen funktionieren am besten in einem Bereich von 20 °C bis 25 °C oder etwa 68 °F bis 77 °F. Extreme Temperaturen führen zu einer Verringerung der Batteriekapazität und einer Verkürzung ihrer Lebensdauer.
• Wärmemanagementsysteme : Für alle Anwendungen, bei denen die Möglichkeit besteht, dass die Batterietemperatur außerhalb des Idealbereichs liegt, sollten Sie Wärmemanagementsysteme in Betracht ziehen, die die Batterie in ihrem idealen Temperaturbereich halten.

Regelmäßige Überwachung des Batteriezustands

• Regelmäßige Überwachung des Batteriezustands: Der Zustand einer Batterie sollte regelmäßig mithilfe geeigneter Diagnosetools überwacht werden. Diese Tests tragen wesentlich dazu bei, potenzielle Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen und so eine vorbeugende Wartung zu ermöglichen.
• Zellenausgleich: Sorgen Sie für einen regelmäßigen Zellenausgleich aller Zellen im Akkupack. Unausgeglichene Zellen führen entweder zu Überladung oder Tiefentladung, was eine verkürzte Lebensdauer des Akkupacks bedeutet.
• Batteriekontakte reinigen: Stellen Sie sicher, dass die Batteriekontakte sauber und korrosionsfrei sind. Schmutzige Kontakte können zu schlechten Verbindungen führen, was wiederum zu einer ineffizienten Batterie führt.

Richtige Lagertechniken

• Teilgeladen lagern: Bei längerer Lagerung sollte ein Akku nur teilweise geladen sein (etwa 50–70 %). Wird ein Akku vollständig geladen oder entladen gelagert, verringert sich seine Kapazität.
• Kühl und trocken lagern : Vermeiden Sie die Lagerung von Batterien an Orten mit hoher Luftfeuchtigkeit oder extremen Temperaturen. Lagern Sie sie kühl und trocken.

Minimieren der Nutzung mit hohem Stress

• Minimieren von Anwendungen mit hoher Belastung: Dauerhafte Anwendungen mit hoher Belastung erzeugen übermäßige Wärme und belasten den Akku. Es ist daher ratsam, den Akku möglichst nicht über einen längeren Zeitraum mit maximaler Belastbarkeit zu betreiben.
• Vermeiden Sie schnelle Ladezyklen: Schnelles Laden und Entladen ist belastend. Mäßigen Sie daher die Lade- und Entladerate, um eine Überlastung der Batterie zu vermeiden.
• Qualitätsbatterien​

• Verwenden Sie hochwertige Batterien: Hochwertige LiFePO4-Batterien haben in der Regel eine längere Lebensdauer und eine bessere Leistung. Wenn möglich, sollten Sie in hochwertige LiFePO4-Batterien von renommierten Herstellern investieren.
• Herstellerangaben beachten: Beachten Sie die Angaben und Richtlinien des Herstellers. Durch die Befolgung der Empfehlungen wird sichergestellt, dass die Batterie innerhalb sicherer Grenzen und in einem optimierten Zustand betrieben wird.

Zusammenfassung

LiFePO4-Akkus sind eine zuverlässige Quelle für die langfristige Energiespeicherung und bieten gegenüber anderen Lithium-Ionen-Akkus zahlreiche unschätzbare Vorteile. Die richtige Anwendung und Wartung eines LiFePO4-Akkus in verschiedenen Anwendungen macht ihn daher zu einer lohnenden Investition in moderne Energielösungen.