Was ist die LiFePO4-Batterie?

Die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie (LiFePO4), auch LFP-Batterie genannt (wobei „LFP“ für „Lithiumferrophosphat“ steht), ist eine Art wiederaufladbare Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, die LiFePO4 als Kathodenmaterial verwendet. LiFePO4-Batterien haben eine etwas geringere Energiedichte als das in der Unterhaltungselektronik üblichere LiCoO2-Design, bieten jedoch eine längere Lebensdauer, eine bessere Leistungsdichte (die Rate, mit der ihnen Energie entnommen werden kann) und sind von Natur aus sicherer. LiFePO4 findet eine Reihe von Rollen bei der Verwendung im Fahrzeug und bei der Notstromversorgung.

Ein wichtiger Vorteil gegenüber anderen Lithium-Ionen-Chemikalien ist die thermische und chemische Stabilität, die die Batteriesicherheit verbessert. LiFePO4 ist ein eigensichereres Kathodenmaterial als LiCoO2 und Mangan-Spinell. Die Fe-PO-Bindung ist stärker als die Co-O-Bindung, so dass die Sauerstoffatome bei Missbrauch (Kurzschluss, Überhitzung usw.) viel schwerer zu entfernen sind. Diese Stabilisierung der Redoxenergien trägt auch zu einer schnellen Ionenwanderung bei.

Wenn Lithium in einer LiCoO2-Zelle aus der Kathode wandert, erfährt das CoO2 eine nichtlineare Ausdehnung, die die strukturelle Integrität der Zelle beeinträchtigt. Der vollständig lithiierte und der nicht lithiierte Zustand von LiFePO4 sind strukturell ähnlich, was bedeutet, dass LiFePO4-Zellen strukturell stabiler sind als LiCoO2-Zellen.

In der Kathode einer vollgeladenen LiFePO4-Zelle verbleibt kein Lithium – in einer LiCoO2-Zelle verbleiben etwa 50% in der Kathode. LiFePO4 ist bei Sauerstoffverlust sehr widerstandsfähig, was in anderen Lithiumzellen typischerweise zu einer exothermen Reaktion führt.

Dadurch lassen sich Lithium-Eisenphosphat-Zellen bei unsachgemäßer Handhabung insbesondere während des Ladevorgangs deutlich schwerer entzünden, obwohl jede Batterie, einmal vollgeladen, Überladeenergie nur als Wärme abgeben kann. Daher ist ein Ausfall des Akkus durch Missbrauch immer noch möglich. Es ist allgemein anerkannt, dass sich die LiFePO4-Batterie bei hohen Temperaturen nicht zersetzt. Besonders bemerkenswert ist der Unterschied zwischen LFP und den im Flugmodellbau üblichen LiPo-Akkuzellen.