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Lithium-Eisen-Phosphat-(LFP)-Batterien – Vor- und Nachteile

2022-07-11

Einführung:

LFP (Lithium-Eisenphosphat oder Lithium-Eisenphosphat) wird derzeit zu einer der beliebtesten Energiespeicherbatterien. Sie sind oft viel leichter als Blei-Säure-Batterien und halten deutlich länger mit einer erwarteten Lebensdauer von über 3000 Zyklen (über 8 Jahre). Die Anschaffungskosten sind inzwischen so gesunken, dass die meisten LFP-Batterieanlagen bereits nach nur 4 Jahren kostengleich mit Blei-Säure-Anlagen werden. In einigen Fällen waren die Gesamtkosten für LFP-Batterien sogar niedriger als für AGM-Batterien, was auf die hohen versandkostenbasierten Kosten pro Gewicht zurückzuführen ist. Allerdings müssen sie als gefährliche Güter der Klasse 9 versendet werden, was unter bestimmten Umständen die Versandkosten erhöhen kann.

Vorteile:

Verlängerte Lebensdauer:

Diese LFP-Batterien haben eine erwartete Zykluslebensdauer von 3000 bis 10.000 Zyklen. Das entspricht 8 bis 20 Jahren täglichem Tiefzyklus.
Blei-Säure-Batterien haben in tropischen Anlagen typischerweise eine Lebensdauer von etwa 1500 Zyklen (4 Jahre). Die maximale Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien kann bis zu 3500 Zyklen betragen; dies setzt jedoch voraus, dass die Batterie nur bis zu einer Entladetiefe (DOD) von 35 % belastet wird und stets bei 75ºF gehalten wird.

Höhere Effizienz:

LFP-Batterien sind zu 98 % effizient. Das bedeutet, dass wenn Sie 100 Amperestunden in eine LFP-Batterie einfüllen, etwa 98 Ah wieder herausbekommen.
Blei-Säure-Batterien (flutiert, GEL, AGM) weisen nur eine Effizienz von etwa 80 % auf. Das bedeutet, dass bei einer Einspeisung von 100 Amperestunden in Blei-Säure-Batterien etwa 80 Ah wieder herauskommen.

Kürzere Aufnahmedauer:

Diese LFP-Batterien müssen nur wenige Minuten lang die Absorptionsspannung erreichen, bevor sie vollständig geladen sind.
Blei-Säure-Batterien benötigen zwischen 4 und 12 Stunden Einweichzeit. Dies kann bei solarbetriebenen Stromsystemen schwierig zu erreichen sein.

Nicht beschädigt durch teilweisen Ladezustand (PSOC):

LFP-Batterien müssen nicht regelmäßig einen Ladezustand (SOC) von 100 % erreichen.
Blei-Säure-Batterien müssen regelmäßig bis zu 100 % SOC aufgeladen werden. Andernfalls verschlechtern sie sich. Dies kann dazu führen, dass während der Regenzeit ein Generator gestartet wird, und bei einer Absorptionszeit von 4 Stunden kann dies zu einem hohen Kraftstoffverbrauch führen.

Lange Versandzeiten, Kurzarbeit und verlängerte Abwesenheiten:

Diese LFP-Batterien werden unter normalen Umständen nicht unter langen Versandzeiten leiden. Diese Batterien können zudem bis zu 1 Jahr lang unbenutzt und wartungsfrei gelagert werden.
Blei-Säure-Batterien werden bereits nach nur 3 Monaten im Versand beschädigt. Auch Kurzarbeit und längere Abwesenheiten können Blei-Säure-Batterien schädigen.

Hochtemperaturbetrieb:

Diese LFP-Batterien können bei jeder Temperatur zwischen 32ºF und 120ºF betrieben werden, ohne dass sich ihre Leistung wesentlich verschlechtert.
Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien verschlechtert sich bei höheren Temperaturen schneller. Für jede 15ºF, die über 75ºF hinausgehen, reduziert sich die Lebensdauer einer Blei-Säure-Batterie um die Hälfte.

Leichtgewichtig:

Mit jeweils nur 30 Pfund wird ein typischer LFP-Batteriesatz (5) 150 Pfund wiegen.
Eine typische Blei-Säure-Batterie kann jeweils 180 Pfund wiegen, und ein Batteriesatz kann über 650 Pfund wiegen.
Diese LFP-Batterien basieren auf der Lithium-Eisen-Phosphat-Chemie, die zu den sichersten Lithiumbatteriechemien gehört und nicht zur thermischen Entgleisung neigt.

Nachteile:

Preis:

Eine LFP-Batterie wird etwa doppelt so viel kosten wie eine gleichwertige hochwertige AGM-Batterie.
Die typische Amortisationszeit beträgt 5 Jahre, wenn eine AGM-Bank ausgetauscht werden müsste.
Wenn Sie Batterien nur für 4 bis 6 Jahre benötigen, könnte Blei-Säure eine bessere Wahl sein.

Geringe Reservekapazität:

Aufgrund des Preises und der vorgesehenen Zyklustiefe werden LFP-Batterien über eine sehr geringe Reservekapazität (etwa 20 %) verfügen, die in das Batteriesystem eingebaut ist. Wenn wir ein Designziel von 65 % Entladungstiefe (DOD) pro Tag anstreben – das bedeutet, dass täglich bis auf 35 % Ladezustand (SOC) entladen wird –, bleibt nur noch sehr wenig Energie als Reserve übrig. Dies könnte bedeuten, dass der Nutzer häufiger einen Generator betreiben oder die Lasten stärker reduzieren muss.
Blei-Säure-Batteriebänke werden unter Berücksichtigung einer Reservekapazität konzipiert (ca. 45 %). Eine typische Blei-Säure-Batteriebank für ein solarbetriebenes Stromsystem wird so ausgelegt, dass sie täglich bis zu 35 % Entladetiefe (oder 65 % volle Ladezustandskapazität) entladen wird. Dadurch verbleiben 65 % in den Batterien als Puffer. Gelegentlich können Blei-Säure-Batterien sogar bis zu 80 % Entladetiefe (20 % Ladezustand) entladen werden.

Beschädigung möglich, wenn über- oder untergeladen:

Hochspannung (15 Volt oder höher) kann eine LFP-Batterie beschädigen.
Das Überladen einer LFP-Batterie bis zu einem Punkt, an dem sie abschaltet, kann ebenfalls schädlich sein.
Es ist äußerst wichtig, dass eine LFP-Batterie niemals überladen wird (verwenden Sie hochwertige Geräte) und ebenso wichtig, die Batterien niemals vollständig leer werden zu lassen (überwachen Sie die Spannung und laden Sie sie bei niedrigem Stand über einen Generator auf). Wir empfehlen nicht, BattleBorn-Batterien länger als 2 Wochen an Lasten angeschlossen zu lassen, ohne sie zu beaufsichtigen.

Kann anfälliger für Blitzschäden sein:

LFP-Batterien verfügen über empfindliche Elektronik innerhalb jeder Batterie. Diese kann potenziell durch Spannungsspitzen und Überspannungen infolge naher Blitzeinschläge beschädigt werden. In der Batterieverbinderbox ist eine Überspannungsbegrenzung eingebaut, um diese Gefahr zu mindern.
Blei-Säure-Batterien haben eine viel geringere Wahrscheinlichkeit, durch einen nahen Blitzschlag beschädigt zu werden, es sei denn, die Ladeausrüstung ist beschädigt und die Batterien erhalten keine ausreichende Ladung.

Versand:

Der kleine und leichte Formfaktor dieser Batterien kann ihren Transport erleichtern. Allerdings handelt es sich hier um Lithiumbatterietechnologie, die gemäß den Vorschriften UN3480 vollständig als gefährliche Güter reguliert ist. Alle Versender müssen über eine UN3480-Zertifizierung verfügen, bevor sie diese Batterien rechtlich versenden dürfen. Unter bestimmten Umständen kann dies zu hohen Gebühren führen oder sogar zur Ablehnung des Transports.

Quelle: https://offgridtech.org/tech-updates-online/2021/lithium-iron-phosphate-batteries-pros-and-cons/?fbclid=IwAR3AyX8iW6QEI8lr7qCixUh_CL1uLYy_lRcAkCIqL_8zkeYCCgmIamFOwsk

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