LFP-Zellchemie: Lebensdauer bis über 20 Jahre bzw. 28.000 Vollladezyklen möglich bei höchstem Brandschutz
Akkumulatoren (kurz: Akkus) gibt es schon seit über 100 Jahren. Allerdings gibt es die leichten und mit hoher Energiedichte versehenen Lithium-Ionen-Akkus in Marktreife erst seit Anfang der 1990er Jahre. Damals noch kleine Akkus für Video-Camcorder, heute mit noch kleineren Abmessungen und größeren Kapazitäten in vielen Kleingeräten wie Smartphones, Laptops, Tablets usw., die aber leider meist nach zwei bis fünf Jahren Ihren Geist aufgeben oder zumindest starke Kapazitätsverluste aufweisen. Oder im schlimmsten Fall anfangen zu brennen, ohne dass man sie mit herkömmlichen Mitteln wie Wasser löschen könnte.
In unserem Geschäftsfeld mit an Solaranlagen gekoppelten Solarbatterien geht es aber um große, stationäre Stromspeichersysteme mit moderner und hochwertigerer Lithium-Ionen-Technik. Die Hersteller versprechen in ihren Prospekten und Garantiebedingungen höchste Sicherheit und lange Akku-Lebensdauern von 10 bis über 20 Jahren.
Rund 300.000 solcher Heim-Batteriespeicher stehen mittlerweile in deutschen Haushalten, dem derzeit weltweit größten Heimspeicher-Markt. Der größte Teil von ihnen ist in den letzten vier bis fünf Jahren dazugekommen (Stand: Mitte 2021). Angesichts der immer stärkeren Verbreitung und positiven Wahrnehmung in der Bevölkerung stellen sich immer mehr Menschen die Frage: Wie sicher sind diese Lithium-Ionen-Speicher und wie lange halten diese eigentlich wirklich? Nicht nur wir beschäftigen uns seit Langem mit diesem Thema, sondern auch Installateure, Hersteller, Verbände, Universitäten/FH und verschiedenste Institute.
Der deutsche Batteriesystemhersteller und Marktführer, sonnen GmbH, aus dem Allgäu testet schon seit vielen Jahren im eigenen Labor verschiedene Lithium-Ionen-Batterietypen von verschiedenen Lieferanten/Herstellern, bevor diese in Batteriemodule und dann in deren Gesamtsystemen verbaut werden. sonnen hat mit Pressemitteilung vom 14.07.2021 eine Rekordlebensdauer einer Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle in Höhe von 28.000 Vollladezyklen vermeldet. Diese Batterie- bzw. Akku-Zelle wird im Labor weiter be- und entladen und liegt aktuell sogar noch bei 65% der Ursprungskapazität.
Eine sehr aussagekräftige Batteriespeicher-Studie hierzu stammt von der VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, welche im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit erstellt.
Die tabellarischen Übersichten dieser Studie zeigt eindrucksvoll, welche Lithium-Ionen-Zellchemie nicht nur die sicherste und umweltfreundlichste ist, sondern zudem die meisten Ladezyklen – sprich: längste Lebensdauer – erreichen kann. Lithium-Eisenphosphat (LFP) liegen dabei vorne (unten grün umrandet).
Die aus Kosten- und Gewichtsgründen am häufigsten in E-Autos und Solar-Batteriespeichern verbauten Batterien enthalten Zellen mit NMC- und NCA-Zelltechnologie (unten rot umrandet).
Dabei bedeutet ein Zyklus oder ein Ladezyklus das einmalige komplette Be- und Entladen einer Batterie(zelle). In unserem Anwendungsbereich als Solarbatterie finden in einem Wohnhaus ca. 180 bis 230 Vollladezyklen pro Jahr statt.
Hier die Pressemitteilung des Herstellers dazu. Lebensdauern von hochwertigen Batterien wie dieser können im Privathaushalt somit 20 Jahre und länger erreichen, da maximal etwa 250 Vollladezyklen pro Jahr beansprucht werden. Somit lohnt sich ein ggf. höherer Kaufpreis im Vergleich zu „Billig-Akkus“, wenn die Lebensdauer doppelt und dreifach so lange ist.
ACHTUNG: Bei Solarbatterie-Herstellern, die NMC- oder NCA-Batterien verwenden und mehr als 2.500 Ladezyklen garantieren, diese Garantie aber auf 10 Jahre einschränken, sollte man aufpassen, da diese Batterien voraussichtlich nicht viel länger als 10 Jahre halten werden. Einfache Beispielrechnung hierzu für die Anwendung im Wohnhaus als Solarbatterie: 250 Ladezyklen x 10 Jahre = 2.500 gesamte Ladezyklen. Das zyklische Lebensende dieser Zellenarten wird voraussichtlich nach 10 Jahren erreicht.
