Festkörper- vs. LiFePO4-Akku: Was ist die Zukunft der Heimstromspeicherung?

LiFePO4-Batterieneinheiten, auch LFPs genannt, gewinnen bei Hausbesitzern und deren Energiespeichersystemen zunehmend an Beliebtheit. Dies liegt daran, dass dieser Batterietyp für seine Zuverlässigkeit und erhöhte Sicherheit bekannt ist. Oft werden sie mit Festkörperbatterien (SSBs) verglichen, da beide wiederaufladbar sind. Doch welche Art ist besser für die Heimstromspeicherung?

Erneuerbare Energien haben aufgrund ihrer Nachhaltigkeit im Vergleich zu herkömmlichem Strom an Popularität gewonnen. Früher verließen sich Menschen auf Generatoren, um ihre Häuser im Falle eines Stromausfalls mit Energie zu versorgen. Heute haben sie die Möglichkeit, Solarstrom und Batteriespeicherlösungen zu nutzen – darunter auch Systeme, die mit LiFePO4-Batterien kompatibel sind.

Für die Heimstromspeicherung stehen zwei Optionen zur Verfügung: LiFePO4-Batterien haben eine Zyklenlebensdauer von 3 000 bis 6 000 Zyklen, die sich unter optimalen Bedingungen sogar verlängern lässt. Dieser Batterietyp ist sicher für den häufigen Gebrauch und die gängigste Wahl für Energiespeichereinheiten.

Festkörperbatterien haben die 2,5-fache Energiedichte von LiFePO4-Batterien und können schneller geladen werden. Auch ihre Zyklenlebensdauer ist höher. Allerdings ist diese Technologie für den allgemeinen Markt noch nicht verfügbar, LiFePO4-Batterien sind bereits weit verbreitet.

Lithium-Eisenphosphat-(LiFePO4)-Akkueinheiten verwenden Olivin-Kathoden, die eine starke Struktur besitzen und während der Lithium-Ionen-Diffusion stabil bleiben. LiFePO4-Akkus haben zudem eine lange Lebensdauer. Das Laden von LiFePO4-Akkus laden dauert in der Regel einige Stunden bis zu einem Tag, abhängig von der Energiequelle.

12V-LiFePO4-Batterieneinheiten werden in Wohnmobilen und kleinen Heimenergiespeichersystemen eingesetzt und haben einen Spannungsbereich von 10 bis 14,6 Volt. 48V-LiFePO4-Batterien hingegen eignen sich hervorragend für größere Haushalte und verfügen über einen Spannungsbereich von 56,8 bis 58,4 Volt.

Ein Produkt, das LFP-Akkus nutzt, ist EcoFlow PowerOcean – ein innovatives Heimspeichersystem. Die LFP-Akkus sind sicher, zuverlässig und garantieren eine lange Lebensdauer von PowerOcean, selbst bei kontinuierlichem Einsatz. PowerOcean ist sowohl als Einphasen- als auch als Dreiphasenlösung erhältlich, abhängig vom Stromverbrauch und der Netzkompatibilität.

Festkörperbatterien verwenden feste Elektrolyte, um Ionen zwischen den Elektroden zu leiten. Die Festkörpertechnologie ist eine relativ neue Form der Energiespeicherung, die noch erforscht und weiterentwickelt wird.

Diese Batterien nutzen Lithium-Metall-Anoden, die eine längere Lebensdauer, schnelleres Laden und verbesserte Sicherheitsmaßnahmen bieten. Allerdings sind Lithium-Anoden anfällig für Dendritenwachstum. Dendriten durchdringen den Elektrolyten und verursachen Kurzschlüsse, Überhitzung und andere Defekte. Die Unterdrückung von Dendriten wird derzeit erforscht, wobei Experten mit verschiedenen Verbindungen experimentieren.

Welche Batterie Ihre Heimstromspeicherung antreiben sollte, hängt von ihrer Gesamtleistung und ihren Vorteilen ab. Hier sind die wichtigsten Faktoren für beide Batterietypen:

LiFePO4-Batterieneinheiten haben eine Energiedichte von 90 bis 160 Wh/kg. Festkörperbatterien hingegen erreichen 300 bis 800 Wh/kg. Zwar haben LFP-Akkus eine geringere Energiedichte, dafür sind sie aber stabiler und sofort verfügbar.Festkörperbatterien sind noch nicht für den öffentlichen Verbrauch verfügbar – große Unternehmen streben die Massenproduktion für 2029 an.

LiFePO4-Batterien haben eine Zyklenlebensdauer von 3 000 bis 6 000 Zyklen, je nach Modell. LFPs können zudem über zehn Jahre halten, abhängig von Nutzung und Umgebung.

Festkörperbatterien zeigen eine verbesserte Lebensdauer von etwa 8 000 Zyklen. Allerdings testen Hersteller noch unter realen Bedingungen, um die tatsächliche Haltbarkeit festzustellen.

LFP-Akkus haben typischerweise eine C-Rate von 0,2 bis 1 C für Energiespeicher und von 10 C für anspruchsvollere Anwendungen. Das Laden von LiFePO4-Batterien für Energiespeichereinheiten dauert in der Regel einige Stunden bis zu einem Tag.

Die Ladegeschwindigkeit von Festkörperbatterien hängt davon ab, ob sie neu sind oder ob sich bereits Dendriten gebildet haben. Mit zunehmendem Dendritenwachstum verlangsamt sich der Ladeprozess.

LiFePO4-Batterieneinheiten haben im Vergleich zu anderen Optionen ein geringeres Risiko des thermischen Durchgehens. Dies liegt daran, dass LFPs eine höhere Schwelle besitzen.Zwar können externe Faktoren thermisches Durchgehen verursachen, doch es breitet sich nicht selbstständig weiter aus.

SSBs hingegen besitzen eine bessere interne Hitzebeständigkeit. Ihre geringere Entflammbarkeit beruht darauf, dass sie keine flüssigen, brennbaren Ionen enthalten. Allerdings sind sie aufgrund der festen Elektrolyte anfällig für mechanische Spannungen und Schnittstellenprobleme.

LFPs sind für die breite Öffentlichkeit bereits leicht verfügbar, während sich SSBs noch in der Entwicklung befinden. Derzeit bauen einige Unternehmen erst ihre Produktionsstätten für Festkörperbatterien.

Im Gegensatz zu Festkörperoptionen, die noch getestet werden, sind LiFePO4-Batterien in der Herstellung ausgereift und gelten als fertiges Produkt. LiFePO4-Batterien liegen beim Preis pro kWh bei rund 70 €, was sie kosteneffizienter als andere Lithium-Ionen-Batterien macht. Für SSBs wird bis 2028 ein Preis von ca.110€ pro kWh prognostiziert.

Insgesamt sind LFPs also sofort verfügbar und deutlich günstiger. SSBs werden hingegen voraussichtlich erst ab 2029 für den Massenmarkt verfügbar sein.

Batteriemanagementsysteme (BMS) sind elektronische Lösungen, die eine sichere Nutzung und Langlebigkeit von wiederaufladbaren Akkus gewährleisten. Ein BMS überwacht verschiedene Zustände und schützt die Batterie. LFP-Akkus sind in der Regel mit Wechselrichtern kompatibel, jedoch ist es ratsam, die Kompatibilität in Bezug auf Spannung, Strom und Kommunikationsprotokolle zu prüfen.

LFPs werden oft mit PV-Systemen kombiniert, da sie langlebig, sicher und zuverlässig sind. Sie eignen sich sowohl für netzgebundene als auch für netzunabhängige Systeme und sind zudem eine ausgezeichnete Wahl als Notstromquelle.

Bei der Installation eines LiFePO4-Batterien empfiehlt es sich, Zertifizierungen wie IEC 62619 und VDE 2510-50 / VDE-AR-E 2510-2 zu beachten. Dies sind die in Europa, einschließlich Deutschland, empfohlenen Sicherheitsstandards für LFPs und Energiespeicher.

LiFePO4-Batterien können recycelt werden, indem verschiedene chemische Bestandteile wie Phosphat, Eisen und Lithium extrahiert werden. Diese können für andere Anwendungen wiederverwendet werden. Festkörperbatterien haben hingegen eine andere Struktur. Forschende untersuchen derzeit, wie SSBs am Ende ihrer Lebensdauer recycelt werden können M.ögliche Ansätze sind Resynthese oder Direktrecycling.

Derzeit sind LiFePO4-Batterieneinheiten die beste Wahl für Hausbesitzer.

Festkörperbatterien befinden sich hingegen noch in der Entwicklung und es gibt weiterhin Herausforderungen bezüglich der Schnittstellenstabilität und der niedrigen Fertigungsausbeute. LFPs hingegen sind sofort für die breite Öffentlichkeit verfügbar. SSBs eignen sich eher für Hochleistungsmärkte, sind aber noch nicht für Hausbesitzer erhältlich.

Die meisten PV-Systeme sind bereits mit LFPs kompatibel.

Die meisten PV-Systeme sind bereits mit LFPs kompatibel.

○ LFPs haben höhere Anschaffungskosten, müssen aber aufgrund ihrer langen Lebensdauer seltener ersetzt werden.

○ Sie sind vielversprechend, werden aber noch erforscht – insbesondere wegen Problemen wie Dendritenbildung.

○ SSBs haben noch immer Probleme bei der Herstellung und Skalierung, weshalb sie teuer und nicht massentauglich sind.