Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) und Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePO₄ bzw. LFP) gehören heute zu den weltweit am weitesten verbreiteten Akkutechnologien. Kaum eine Anwendung, die auf gespeicherte Energie angewiesen ist, kommt ohne eine dieser beiden Technologien aus. Die folgenden Eigenschaften helfen dabei, je nach Einsatzbereich die jeweils optimale Akkutechnologie auszuwählen.

1. Energiedichte

Die Energiedichte gibt an, wie viel Energie ein Akku pro Gewichtseinheit (Wh/kg) speichern kann. Li-Ion-Akkus besitzen eine hohe Energiedichte von typischerweise 150–250 Wh/kg. Dadurch sind sie leichter und kompakter und besonders geeignet für Geräte, bei denen Gewicht und Größe entscheidend sind, wie E-Bikes, Laptops, akkubetriebene Werkzeuge oder Drohnen.

LiFePO₄-Akkus haben eine geringere Energiedichte von etwa 90–140 Wh/kg. Das bedeutet, dass Akkulösungen mit gleicher Energiemenge fast doppelt so schwer werden wie bei Li-Ion.

2. Nennspannung

Li-Ion-Akkuzellen haben typischerweise eine Nennspannung von 3,6–3,7 V, während LiFePO₄-Zellen mit 3,2–3,3 V etwas niedriger liegen.

Für größere Akkusysteme werden die einzelnen Zellen sowohl in Serie (S) als auch parallel (P) geschaltet. Eine Serienschaltung erhöht die Nennspannung, während eine Parallelschaltung die Gesamtkapazität steigert. Der Aufbau eines Akkus kann mit der Schreibweise „X S Y P“ dargestellt werden, wobei X die Anzahl der in Serie und Y die Anzahl der parallel geschalteten Zellen angibt.

Die zulässige Betriebsspannung eines Geräts entscheidet oft darüber, welche Akkutechnologie verwendet wird. Geräte, die typischerweise mit 6 V arbeiten, werden in der Regel mit 2S-LiFePO₄-Akkus betrieben, da die Nennspannung eines 2S-Li-Ion-Akkus bereits 7,2–7,4 V beträgt und somit zu hoch wäre.

3. Sicherheit

LiFePO₄-Akkus gelten als besonders sicher, da ihre Chemie thermisch sehr stabil ist. Das Risiko eines „Thermal Runaway“ – einem Zustand, bei dem die Zelltemperatur unkontrolliert ansteigt und durch chemische Reaktionen Brand, Rauch oder Explosion verursachen kann – ist bei LFP nahezu ausgeschlossen.

Im Gegensatz dazu sind Li-Ion-Akkuzellen thermisch weniger stabil und weisen ein höheres Risiko für Überhitzung oder Brand auf, insbesondere wenn sie beschädigt oder falsch geladen werden.

Deshalb ist es entscheidend, Akkuzellen von namhaften Herstellern zu verwenden. Seriöse Hersteller lassen ihre Speicherelemente zudem von unabhängigen Prüfstellen zertifizieren. Bekannte Normen sind unter anderem UL und IEC 62133. IEC 62133 ist ein internationaler Sicherheitsstandard, während UL eine nordamerikanische Zulassung darstellt. Viele Hersteller lassen ihre Akkus nach beiden Normen prüfen, um die globale Verkaufsfähigkeit sicherzustellen.

Bei Li-Ion-Akkus setzen wir ausschließlich auf hochwertige Zellen von LG Energy, Samsung SDI, Molicel oder Murata (ehemals Sony).
Für LiFePO₄-Akkus verwenden wir Zellen von Haidi Energy, einem der weltweit größten Hersteller von LiFePO₄-Akkuzellen.

4. Lebensdauer bzw. Zyklenfestigkeit

LiFePO₄-Akkus bieten eine deutlich längere Lebensdauer. Während Li-Ion-Akkus meist 300 bis 1.000 Ladezyklen erreichen, können LFP-Akkus problemlos 2.000 bis 7.000 Zyklen leisten und altern wesentlich langsamer.

Aus diesem Grund werden in großen und kostenintensiven Akkulösungen wie Speichern, Balkonkraftwerken oder Elektroautos häufig LiFePO₄-Akkus eingesetzt.
Hier sei erwähnt, dass wir auf das Thema „Lebensdaueroptimierung durch Battery Management Systeme (BMS)“ und mögliche Modifikationen bewusst verzichten.

5. Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur

Im Hinblick auf die grundlegende Funktion unterscheiden sich LiFePO₄- und Li-Ion-Akkus nur wenig.

• Hitze: LiFePO₄-Akkus vertragen hohe Temperaturen besser und sind sehr thermisch stabil, während Li-Ion-Akkus empfindlicher sind.
• Kälte: LiFePO₄-Akkus sind beim Laden bei sehr niedrigen Temperaturen eingeschränkt, während Li-Ion-Akkus nur wenige Hersteller besonders robuste Zellen anbieten, die auch unter -20 °C geladen und entladen werden können.