5 Fakten zur LFP-Chemie für Elektrofahrzeugbatterien

Die Chemie der Lithiumeisenphosphat-Batterien (LFP) durchbricht Barrieren auf dem Markt für Elektrofahrzeuge (EV). Sie ist im Begriff, die Batterieherstellung und den Verkauf von Elektrofahrzeugen in Nordamerika und Europa neu zu definieren. Sie ist leistungsstark, leicht und lädt schnell … aber LFP ist eigentlich nichts Neues.

1. LFP ist eine spezielle Art der Lithium-Ionen-Chemie.

Das Wiederaufleben der LFP-Chemie für Elektrofahrzeuge und ihre Rolle in der Zukunft der Elektromobilität wirft für viele die Frage auf: Welche Batteriechemie ist für Elektrofahrzeuge am besten geeignet: Lithium-Eisenphosphat oder Lithium-Ionen?

Da Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) wiederaufladbare Batterien sind, mit denen die meisten Menschen wahrscheinlich vertraut sind, scheint dies die logische Wahl zu sein. Sie werden in vielen Alltagsgegenständen verwendet, beispielsweise in Mobiltelefonen, Laptops und Elektrofahrzeugen, die heute auf der Straße fahren. Aber wenn man die Vor- und Nachteile der einzelnen EV-Batterien diskutiert, handelt es sich nicht um einen Wettbewerb zwischen LFP- und Li-Ion-Batterien.

Die Li-Ion-Batteriefamilie enthält verschiedene Batteriechemien, die nach ihrer Kathode benannt sind; LFP ist Teil dieser Familie. Und während ein LFP ein Li-Ion-Akku ist, sind nicht alle Li-Ions LFPs. Andere Lithium-Ionen-Batterien umfassen die Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid(NMC)-Batterie und die Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid(NCA)-Batterie. Beide werden bereits stark in Elektrofahrzeugen eingesetzt.

2. Das „F“ in LFP steht für Eisen.

Interessante Tatsache! Batterien werden normalerweise nach den in der Kathode verwendeten Chemikalien benannt, und eine LFP-Batterie verwendet ein Kathodenmaterial aus der anorganischen Verbindung Lithiumeisenphosphat mit der Formel LiFePO4. Das „F“ kommt von „Fe“, dem chemischen Symbol für Eisen im Periodensystem der Elemente. Fe leitet sich vom lateinischen Wort für Eisen, Ferrum, ab. Sie können eine LFP auch als Lithium-Ferrophosphat-Batterie bezeichnet sehen.

3. LFPs können zu 100 % aufgeladen werden.

Wenn Ihr Elektrofahrzeug ein langes, glückliches Leben führen möchte, ist es notwendig, die Batterie eines Elektrofahrzeugs gesund zu halten. Wenn Ihr Elektrofahrzeug über eine NMC- oder NCA-Batterie verfügt, besteht eine der einfachsten Möglichkeiten darin, die Batterie NICHT jeden Tag zu 100 % aufzuladen. Dies verhindert eine beschleunigte kalendarische Alterung, die natürliche Alterung einer Batterie, die unabhängig davon auftritt, ob sie verwendet wird oder nicht. Das Aufladen eines NMC oder NCA auf 100 % versetzt die Batterien in einen extremen Ladezustand. Da Batterien chemische Energie in Elektrizität umwandeln, ist eine Batterie von Natur aus instabil, wenn sie vollständig aufgeladen ist. Insgesamt gilt es als Best Practice, eine sehr hohe und magere Ladung zu vermeiden, wobei 80 % die Standard-Akkukapazität für eine optimale Lebensdauer sind.

LFP-Akkus sind jedoch eine Ausnahme von diesem Ladestandard. LFPs haben 100 % ihrer Kapazität zur Verfügung, was bedeutet, dass sie vollständig aufgeladen werden können, ohne dass es zu einer beschleunigten Batterieverschlechterung kommt. Dies ist der Kathode der Batterie zu verdanken.

Die Phosphor-Sauerstoff-Bindung in der LFP-Kathode ist stärker als die Metall-Sauerstoff-Bindung in anderen Kathodenmaterialien. Diese Bindung behindert die Freisetzung von Sauerstoff und erfordert mehr Energie und eine höhere Anfangstemperatur für thermisches Durchgehen. Dies macht die Batterie stabiler für die Lagerung bei voller Ladung.

4. LFPs sind eine kostengünstigere Option.

Elektrofahrzeuge sind beliebt, und die Nachfrage nach mehr Unternehmen, von Verbrennungsmotoren auf Batterien umzusteigen, nimmt weiter zu. Doch selbst bei steigender Nachfrage kostet der Bau eines Elektrofahrzeugs aufgrund der Batterieherstellung immer noch mehr als herkömmliche Dieselmotoren.

Für die Herstellung von NMC- und NCA-Batterien werden Nickel und Kobalt benötigt, zwei Materialien, deren Gewinnung ziemlich teuer ist. Der Kauf beider Materialien ist bereits teuer. Dennoch stellen der zunehmende Nickelmangel und die bis an ihre Grenzen ausgereizte Kobaltproduktion eine Herausforderung für die Herstellung von NMC- und NCA-Batterien dar und machen sie für den Einbau in Elektrofahrzeuge erschwinglich.

LFP-Batterien hingegen umgehen derzeit Probleme in der Lieferkette und überhöhte Preise, da Nickel und Kobalt nicht für die Kathode benötigt werden. Die Kathode eines LFP wird aus auf der Erde reichlich vorhandenen Materialien hergestellt. Lithiumeisenphosphat ist eine kristalline Verbindung, die zur Mineralfamilie der Olivine gehört. Da die Familie der Olivine ein Hauptbestandteil des oberen Erdmantels ist, ist LFP leichter für die Extraktion zu geringeren Kosten verfügbar.

5. 17 % des weltweiten Marktes für Elektrofahrzeuge werden durch LFPs angetrieben.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien kamen erstmals 1996 auf den Markt, daher ist es nicht verwunderlich, dass diese Batteriechemie bereits auf dem Elektrofahrzeugmarkt präsent ist. Entdeckt von Forschungsgruppe von John Bannister Goodenough An der University of Texas wurden LFP-Batterien für ihre vielfältigen Vorteile anerkannt. Selbst mit vorteilhaften Eigenschaften erlebten LFPs ihre erste groß angelegte Einführung erst 10 Jahre später, als sie zum Branchenfavoriten für Elektronik wurden.

Die LFP-Technologie hat sich im Laufe der Jahre verbessert und ist heute in einem breiteren Anwendungsbereich zu finden, von Motorrädern und Solargeräten bis hin zu Elektroautos. Siebzehn Prozent des weltweiten Elektrofahrzeugmarktes werden bereits von LFPs angetrieben, aber diese Batteriechemie steht kurz vor ihrem nächsten großen Durchbruch mit der großflächigen Einführung in verschiedenen Straßenanwendungen wie Elektrobussen und Elektro-LKWs. LFPs haben eine geringere Energiedichte, sind kostengünstiger herzustellen und einfacher herzustellen als andere Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterietypen.

Die Warnungen vor einer Lithium-Versorgungsknappheit drohen die globale Absatzprognose für Elektrofahrzeuge im Jahr 2030 senken, aber selbst das scheint die Einführung von LFP-Batterien in Elektrofahrzeuge nicht zu verlangsamen. Die LFP-Batteriechemie bleibt einfacher und kostengünstiger herzustellen. Ihre effiziente Aufladung, niedrigere Betriebskosten, Ungiftigkeit, lange Lebensdauer und hervorragende Sicherheitseigenschaften machen sie zu einem Publikumsliebling für die Zukunft des Elektrotransports.