Elektroautos mit LFP-Akku

Lithium-Ionen-Akku ist nicht gleich Lithium-Ionen-Akku. Die vor allem in China populären Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) können dank des Verzichts auf Nickel und Kobalt billiger als die in Europa weit verbreiteten wiederaufladbaren NMC-Batterien (Nickel, Mangan, Kobalt) produziert werden.

Als erster westlicher Autobauer rüstete Tesla im Oktober 2020 das Model 3 in der Version Standard Range+ mit einem LFP-Akku aus. Mitterweile bieten auch andere Hersteller wie Opel und Ford ihre Einstiegsmodellen mit der günstigeren Batterietechnik an. Fahrzeuge des chinesischen Auto- und Batterieherstellers BYD besitzen ausschließlich einen LFP-Akku.

Welche Vorteile haben LFP-Akkus?

LFP-Akkus enthalten keine kritischen Rohstoffe wie Kobalt, Nickel und Mangan und können dadurch rund 20 Prozent günstiger als NMC-Akkus produziert werden. Neben den Kostenvorteilen gelten LFP-basierte Batterien als toleranter gegenüber vollständigen Ladungen/Entladungen und besitzen in der Regel mit über 2000 Zyklen eine höhere Lebensdauer als NCM-Batterien. Der chinesische Hersteller BYD verspricht für seine Blade-Batterien sogar bis zu 5000 Ladezyklen bzw. mehr als 1.2 Millionen Kilometer. Zudem gelten LFP-Akkus als sicher, da sie aufgrund ihrer chemischen Struktur weniger zum Überhitzen und thermischen Durchgehen neigen als Batterien auf NMC-Basis.

Was sind die Nachteile von LFP-Akkus?

Die Energiedichte von LFP-Zellen ist rund 30% geringer als die von NMC-Zellen. Bei gleich großer Batteriekapazität erzielt ein Elektroauto mit NMC-Akku daher eine bessere Reichweite als ein Fahrzeug mit LFP-basierten Akku. Stand heute lassen sich LFP-Zellen unter null Grad Celsius nicht laden und erlauben bei Temperaturen zwischen null und zwanzig Grad nur eine geringe Ladegeschwindigkeit. Dieses Problem lösen Fahrzeughersteller i.d.R. durch die Temperierung des Akkus. Dies erfordert jedoch zusätzliche Energie und geht zu Lasten der Reichweite.

Warum sollten LFP-Akkus regelmäßig auf 100 Prozent geladen werden?

Ein wesentlicher Unterschied zu NMC-Zellen ist die flache OCV-Kurve (OCV = Open Circuit Voltage) von LFP-Zellen. Die OCV-Kurve beschreibt die Spannung der Batterie, wenn sie nicht an eine Last oder ein Ladegerät angeschlossen ist. Sie wird daher auch als Ruhespannungskennlinie oder Leerlaufspannungskennlinie bezeichnet.

Bei NMC-Zellen verläuft die OCV-Kurve annähernd linear, sodass das Batteriemanagement (BMS) von den Zellspannungen den aktuellen Ladezustand der Batterie ableiten kann. Dies ist wichtig für die Berechnung der Restreichweite eines Elektroautos.

Bei LFP-Zellen verläuft die OCV-Kurve bei Ladezuständen zwischen 20 und 90 Prozent sehr flach, sodass das BMS anhand der Zellspannung nicht auf den Ladezustand der Batterie schließen kann. Stattdessen wird für die Reichweitenschätzung die entnommene Energiemenge gemessen. Da diese Messung von vielen Faktoren beeinflusst werden, sind sie nicht sehr genau, was mit der Zeit zu Ungenauigkeiten bei der Reichweitenschätzung führt. Damit sich das BMS neu kalibrieren kann, empfehlen die Hersteller ein Elektroauto mit LFP-Akku regelmäßig auf 100 Prozent zu laden. Tesla rät seinen Kunden einmal die Woche ihr Fahrzeug mit LPF-Akku vollzuladen. Ford sieht beim Mach-e mit LPF-Akku die Notwendigkeit eines Vollladens einmal im Monat.

WICHTIG: Auch für LFP-Akkus gilt, dass sie nicht längere Zeit mit vollem Akku herumstehen sollten.