Die Vorteile der Lithiumbatterie

Die Lithium-Ionen-Batterie hat große Vorteile

 

Für die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie erhielten John Goodenough, Akira Yoshino und Stanley Whittingham immerhin den Chemie-Nobelpreis, was gewiss als Hinweis darauf gewertet werden kann, welchen technischen Durchbruch diese Art der Speicherung elektrischer Energie bedeutet.

Es ist richtig, dass eine Lithium-Ionen-Batterie deutlich teurer ist als beispielsweise ein herkömmlicher Blei-Akku gleicher Leistung. Dafür überzeugt sie mit ihrer längeren Lebensdauer und interessanten Eigenschaften bei der Leistungsdichte. Sowohl ihr Gewicht als auch ihr Volumen sind bei gleicher Leistung um bis zu 70 Prozent kleiner als bei einer Blei-Batterie, egal, ob wir den Vergleich mit einem Blei-Gel-Akku oder mit einer Blei-Säure-Batterie auf Basis von „Absorbent Glass Mat“ (AGM) anstellen.

Neben dem Vorteil des geringeren Gewichts und des kleineren Volumens kann die Lithium-Ionen-Batterie auch noch bei diesen Parametern auftrumpfen:

 
  • besserer Ladewirkungsgrad
  • höhere Anzahl an Ladezyklen
  • beachtliche Hochstromfähigkeit
  • hohe Energiedichte
  • größere Entladetiefen werden unbeschädigt überstanden


Betrachten wir dazu exemplarisch die Versorgungsbatterie-Lithiumbatterie-MAGIRA-Guarda. Sie basiert auf Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4), was genau die oben genannten Vorteile ermöglicht. Die Zahl der Ladezyklen konnte damit auf das Dreifache wie bei einer AGM- oder Gel-Batterie gesteigert werden.

Wie diese ist auch die Lithium-Technologie völlig wartungsfrei und gilt aktuell als die sicherste und effektivste elektrische Speichertechnik, gerade für mobile Anwendungen im Außenbereich. So nimmt es nicht wunder, dass Elektrofahrzeuge fast ausschließlich mit Lithium-Batterien bestückt werden. Ihr relativ geringes Gewicht bei gleichzeitig erstaunlich hoher Energiedichte ist ein überzeugendes Argument, dem sich kein Fahrzeughersteller entziehen kann.
 

Lithium-Eisenphosphat-Batterien


LiFePO4-Batterien gelten heute als ideale Versorgungsbatterien. Dank ihres intelligenten Batterie-Management-System (BMS) erreichen sie über 2.000 Ladezyklen, jeweils 100 Prozent Entladung vorausgesetzt. Dabei bestechen sie mit ihrer besonders verlässlichen Sicherheitstechnik, die nachweislich besser ist als bei allen anderen Typen von Lithium-Ionen-Batterien.

Von den Bleibatterien ist bekannt, dass sie bei jedem Ladevorgang stets voll aufgeladen und niemals tiefentladen werden sollten, um ihre Kapazität zu erhalten. Bei Lithiumbatterien wirkt sich regelmäßiges Teilaufladen dagegen nicht schädlich auf ihre Gesamtkapazität aus.
 

Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien gegenüber Blei-Akkus


Überall dort, wo früher Blei-Akkus gang und gäbe waren, stoßen wir heute mit hoher Wahrscheinlichkeit auf eine Lithiumbatterie. Typische Einsatzgebiete sind:

  • Solarsysteme
  • Wohnmobile
  • Boote und Jachten
  • Elektromobilität
  • Wehrtechnik


Betrachtet man die Gesamtheit ihrer Vorteile, wird schnell klar, dass ihr relativ hoher Preis absolut gerechtfertigt ist. Doch von welchen Vorteilen ist hier eigentlich die Rede?
 

  1. Langlebigkeit
    Lithium-Ionen-Batterien auf der Basis von Lithium-Eisen-Phosphat halten im Durchschnitt fünf Mal länger als herkömmliche Blei-Säure-Akkus, die zudem in der Regel nicht ganz wartungsfrei sind, will man strukturelle Schäden daran, die ihre Lebensdauer arg verkürzen, vermeiden. Lithiumbatterien dagegen bedürfen keinerlei Wartung, allerdings kann man sich ihrer langen Lebensdauer nur dann erfreuen, wenn diese Batterien fachgerecht und entsprechend den beigefügten Richtlinien verwendet werden.
     
  2. Instantan verfügbare Energie
    Das Aufladen einer Lithium-Ionen-Batterie erfolgt deutlich schneller als bei einem Blei-Akku. Auch das ist ein wichtiger Grund dafür, diese Art Batterien für Elektrofahrzeuge zu verwenden. Auf der anderen Seite ist es bei bestimmten Anwendungen wichtig, dass eine Batterie kurzfristig sehr hohe Stromstärken bereitstellen kann. Derartige Leistungsstöße kennen wir zum Beispiel vom Starter eines Fahrzeugs oder von der Zündung. Blei-Säure-Batterien sind diesbezüglich deshalb nicht so flexibel, weil sie über eine längere Zeit in Stufen geladen werden und im Fall der Hochentladung nur mit einer verminderter Leistung aufwarten können.
     
  3. Lithium ist effektiver
    Wenn eine Batterie „gestresst“ wird, macht die LiFePO4-Batterie immer die bessere Figur. Anders als der herkömmliche Blei-Akku, dessen Innenwiderstand bei Kälte einbrechen kann, was sich im Winter oftmals als ewiges Gerödel des Starters bemerkbar macht, lässt sich eine Lithium-Ionen-Batterie von Temperaturschwankungen kaum beeindrucken.
     
  4. Lithium ist sehr leicht
    Tatsächlich ist Lithium nach Wasserstoff und Helium das drittleichteste Element in der chemischen Tabelle. Der Atomkern des Alkalimetalls enthält nur drei Protonen und vier Neutronen. Kein Wunder also, dass Lithium-Ionen-Batterien für alle elektrischen Geräte besonders gut geeignet sind, bei denen es auf die Minimierung des Gewichts bei hoher Energiedichte ankommt, wie es zum Beispiel bei Drohnen oder beim Boots- und Modellbau der Fall ist. Genau das stellt die Versorgungsbatterie-Lithiumbatterie-MAGIRA-Guarda bereit.
     
  5. Lithiumbatterien sind sicher und umweltfreundlich
    Das Recycling beziehungsweise eine Weiterverwertung ausgedienter Lithiumbatterien ist relativ einfach und daher kostengünstig. Neben dem häufigeren Isotop Lithium-7 (die Zahl bezieht sich auf das Atomgewicht) gibt es zu einem Anteil von 7,4 Prozent noch das Isotop Lithium-6. Beide Isotope sind chemisch stabil, unterliegen also nicht dem radioaktiven Zerfall. LiFePo4-Batterien verfügen über integrierte Sicherheitsfunktionen, sodass eine Brand- oder gar Explosionsgefahr praktisch ausgeschlossen werden kann.