Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) sind nach 3000 Zyklen nicht defekt

LiFePO4 (Lithiumeisenphosphat) ist bekannt für seine lange Lebensdauer, Sicherheit und thermische Stabilität und findet daher breite Anwendung in einer Vielzahl von Anwendungen, von Elektrofahrzeugen bis hin zu netzdienlichen Speichersystemen für erneuerbare Energien. Ein häufig diskutiertes Thema bei LiFePO4-Batterien ist ihre Zykluslebensdauer (durchschnittlich etwa 3000 Zyklen), die jedoch von manchen als zu hoch empfunden wird. Sind diese Batterien jedoch nach dieser Anzahl von Zyklen tatsächlich „abgelaufen“? Dieser Artikel erläutert die Lebensdauer von LiFePO4-Batterien, was nach 3000 Zyklen mit ihnen passiert und wie sich ihre Lebensdauer verlängern lässt.

Was verursacht einen Lebenszyklus bei Batterien?

Was ist ein Batteriezyklus?

Batteriezyklus: Der Prozess von 0 % Ladung auf 100 % Ladung und wieder zurück auf 0 % Ladung wird als Batteriezyklus bezeichnet. Bei LiFePO4-Batterien bedeutet dies, die Batterie bis zur maximalen Kapazität aufzuladen und sie dann bis zu einem bestimmten Mindestniveau zu entladen. Die Zykluslebensdauer ist einer der wichtigsten Faktoren für die Lebensdauer einer Batterie. Im Wesentlichen handelt es sich um die Anzahl der Zyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität nachlässt.

Verwendung von LifePO4-Batterien (Cycle Life)

Beispielsweise sind LiFePO4-Batterien für 3000 bis 5000 Zyklen bei einer Entladetiefe von 80 % ausgelegt. Das bedeutet, dass die Batterie auf 20 % ihrer vollen Kapazität entladen wird. Dies sind Standard-Laborwerte und geben an, wann die Batterie etwa 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität erreicht.

Wird die LiFePO4-Batterie nach 3000 Zyklen defekt?

Degradation vs. Verfall: Natürlicher Verfall ist etwas anderes als „Verfall“, daher ist es wichtig, beide Konzepte auseinanderzuhalten! LiFePO4-Zellen versagen nicht einfach nach 3000 Zyklen. Im Gegensatz dazu degradieren sie viel langsamer, wodurch sich die Ladungsmenge verringert, die sie speichern können, nicht jedoch die Dauer der Ladungsspeicherung.

3000 Zyklen später, was dann?

Kapazitätsreduzierung: LiFePO4-Batterien können nach 3000 Zyklen noch 1/3 bis 1/2 ihrer ursprünglichen Kapazität behalten. Eine 100-Ah-Batterie liefert beispielsweise nach 3000 Zyklen immer noch etwa 80 Ah.

Höhere Impedanz umgekehrt : von innen Durch Abnutzung steigt der Innenwiderstand der Batterie, was zu einer geringeren Effizienz und einer stärkeren Wärmeentwicklung beim Laden und Entladen führt.

Leistungseinbußen: Es kann zu Leistungseinbußen kommen, z. B. durch eine kürzere Akku-Laufzeit, langsames Laden und mehr. Der Akku funktioniert jedoch weiterhin, wenn auch nicht so effektiv wie er sollte.

Faktoren, die die Zykluslebensdauer beeinflussen

Die tatsächliche Lebensdauer von LiFePO4-Batterien wird von vielen Faktoren beeinflusst, beispielsweise Lademethode, Temperatur, Entladetiefe und Wartung.

Ladepraktiken

Laderaten: Schnelleres Laden verkürzt auch die Zyklenlebensdauer. LiFePO4-Batterien halten länger, wenn sie immer mit der empfohlenen Rate (typischerweise 0,5 C - 1 C) geladen werden.

Spannungsgrenzen: Es ist wichtig, die Spannungsgrenzen einzuhalten (Sie sollten nur bis zu (3,65 V pro Zelle) laden usw.). Die Lebensdauer kann durch Überladung oder Tiefentladung drastisch verkürzt werden.

Temperatur

Betriebstemperatur : Die Lebensdauer der Batterie wird durch extreme Temperaturen beeinträchtigt, sowohl bei Hitze als auch bei Kälte. Die Betriebstemperaturen liegen zwischen 0 und 45 Grad Celsius.

Wärmemanagement: Richtige Wärmemanagementsysteme halten die Batterie auf einer optimaleren Betriebstemperatur, was die Batterielebensdauer verlängern kann.

Entladetiefe (DoD)

Flachere Entladungen: Eine Entladung auf beispielsweise nur 50 % der Kapazität statt 80 % kann die Zyklenlebensdauer so stark verbessern, dass Sie möglicherweise zwei- bis dreimal so viele Zyklen aus der Batterie herausholen können.

Auswirkungen auf die Zyklenzahl: Die Anzahl der Zyklen kann mit jeder Verringerung der DoD exponentiell ansteigen. Beispielsweise kann sich die Zyklenzahl bei einer Verringerung der DoD von 80 % auf 50 % von 3000 auf etwa 5000–7000 Zyklen erhöhen.

Betriebs- und Wartungsgewohnheiten

Regelmäßige Nutzung: Halten Sie die Batterie durch häufige Nutzung gesund. Batterien, die lange Zeit nicht benutzt werden, verschlechtern sich außerdem viel schneller als Batterien, die regelmäßig verwendet werden.

Erhaltungsladung: Insgesamt spielt die Aufrechterhaltung eines Ladezustands der Batterie während der Lagerung – normalerweise etwa 50 % – eine wichtige Rolle bei der Verlängerung ihrer Lebensdauer.

Erhöhung der Effizienz der Lebensdauer von LiFePO4-Batterien

Wenn Sie optimistisch überleben möchten – sagen wir die 3000 Zyklen, für die LiFePO4-Batterien am besten bekannt sind – sollten Sie:

1. Optimales Laden: Verwenden Sie ein ordnungsgemäß gebautes Ladegerät für LiFePO4-Batterien mit kontrollierter Spannung und Stromstärke.

Gehen Sie sparsam damit um, denn das Schnellladen belastet den Akku am meisten.

2. Temperaturkontrolle: Verwenden Sie Wärmemanagementsysteme, die dabei helfen, die Batterie in ihrem idealen Temperaturbereich zu halten.

Lassen Sie auf keinen Fall zu, dass der Akku selbst überhitzt oder zu stark erhitzt wird.

3. Entladetiefe verwalten: Streben Sie nach Möglichkeit eine geringere Entladung an. Verwenden Sie eine Entladetiefe von 50-60 % statt einer regelmäßigen Entladung auf 80 %.
4. 4. Regelmäßige Wartung : Führen Sie regelmäßige Wartungsarbeiten durch, wie z. B. das Messen von Spannung und Strom und das Überprüfen der Temperatur beim Laden und Entladen.

Gleichen Sie die Zellen regelmäßig aus, um eine gleichmäßige Leistung zwischen den Batteriekonfigurationen zu gewährleisten.

5. Richtige Lagerung : Wenn Sie den Akku längere Zeit nicht verwenden, halten Sie ihn bei etwa 50 % Ladung.

An einem trockenen und kühlen Ort aufbewahren und verschließen, um Oxidation zu vermeiden.

6. Es sollte ein Batteriemanagementsystem (BMS) eingesetzt werden: Verwenden Sie ein BMS, um den Zustand Ihrer Batterie zu überwachen und zu verwalten, Zellen auszugleichen, Überladung zu verwalten und vor Tiefentladung zu schützen.

Anwendungen und Konsequenzen in großtechnischen Anwendungen

Elektrofahrzeuge (EVs) : LiFePO4-Batterien sind entscheidend für die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Elektrofahrzeugen. 3000 Zyklen klingen zwar nach viel, können aber im Alltagsbetrieb mehrere Jahre ausreichen. Die Batterien halten ein Fahrzeugleben lang, da sie hinsichtlich Lade- und Entladeverhalten gut geschützt sind.

Speicherung erneuerbarer Energien: Dank ihrer guten Zyklenlebensdauer eignen sich LiFePO4-Batterien ideal zur Speicherung von Solar- oder Windenergie in Anwendungen für erneuerbare Energien. Bei optimalen Umgebungsbedingungen und ordnungsgemäßer Wartung können diese Batterien viele Jahre halten und langfristig eine sehr kostengünstige Energiespeicherung im großen Maßstab ermöglichen.

Unterhaltungselektronik: LiFePO4-Batterien haben in der Regel eine lange Lebensdauer und sind daher eine kluge Wahl für Unterhaltungselektronik, da die Batterielebensdauer ein Verkaufsargument ist. Die Entladetiefe kann niedrig gehalten werden, und es können gesundheitsschonende Ladepraktiken wie das Ausbalancieren und Verwalten des Ladezustands angewendet werden.

Zusammenfassung,

LiFePO4-Akkus sind nach 3000 Zyklen nicht plötzlich leer. Vielmehr schwinden Kapazität und Leistung langsam. Wenn Sie die Faktoren verstehen, die die Lebensdauer eines Akkus beeinflussen können, die besten Lademethoden befolgen, ihn möglichst vor extremen Temperaturen schützen und einige weitere nützliche Tipps beachten, können Sie die Lebensdauer optimal nutzen. Diese Eigenschaften machen LiFePO4-Akkus zur ersten Wahl für Anwendungen, die zuverlässige, sichere und leistungsstarke Energiespeichersysteme erfordern.

Letztendlich hängt die längere Lebensdauer einer LiFePO4-Batterie von der richtigen Nutzung und Pflege ab. Durch die Beachtung von Aspekten wie Laderaten, Temperaturkontrolle, Entladetiefe und ordnungsgemäßer Wartung kann der durchschnittliche Benutzer die typische Lebensdauer seiner Batterien von 3000 Zyklen deutlich überschreiten.