Lithium-Ionen-Akku ist nicht gleich Lithium-Ionen-Akku
Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) sind deutlich günstiger in der Herstellung als die in Europa etablierten NMC-Batterien (Nickel, Mangan, Kobalt), da sie komplett ohne teures Nickel und Kobalt auskommen.
Während asiatische Marken wie BYD schon lange zeigen, wie alltagstauglich die LFP-Technik ist, setzten europäische Autobauer jahrelang fast nur auf NMC-Zellen. Da die Traktionsbatterie jedoch rund ein Drittel der Fahrzeug-Herstellungskosten ausmacht, sind kobaltfreie Alternativen für den Massenmarkt von zentraler Bedeutung. Als erster westlicher Hersteller verbaute Tesla im Oktober 2020 im Model 3 Standard Range+ eine LFP-Batterie. Mittlerweile hat sich diese Batterietechnologie als Standard für die Basismodelle fast aller Fahrzeughersteller etabliert. Einige chinesische Hersteller wie beispielsweise BYD statten ihre Fahrzeuge sogar ausnahmslos mit LFP-Akkus aus.
Welche Vorteile haben LFP-Akkus?
LFP-Akkus bieten gegenüber NMC-Batterien mehrere wesentliche Vorteile:
Kostenvorteil: Sie verzichten auf kritische Rohstoffe wie Kobalt, Nickel und Mangan, wodurch die Produktion rund 20 Prozent günstiger ist.
Lebensdauer: Sie sind unempfindlicher gegenüber vollständigen Lade- und Entladevorgängen und bieten meist über 2000 Zyklen (der Hersteller BYD verspricht bei der Blade-Batterie sogar bis zu 5000 Zyklen bzw. über 1,2 Millionen Kilometer).
Sicherheit: Ihre chemische Struktur macht sie deutlich weniger anfällig für Überhitzung und ein thermisches Durchgehen.
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 mit annähernd linearer Steigung, sodass das Batteriemanagementsystem (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 wird, ist 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 LFP-Akku vollzuladen. Ford sieht beim Mach-E mit LFP-Akku die Notwendigkeit eines Vollladens einmal im Monat.
WICHTIG: Auch für LFP-Akkus gilt, dass sie nicht längere Zeit mit vollem Ladezustand herumstehen sollten.
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-basiertem Akku.
Zudem weisen LFP-Akkus eine geringere Peak-Leistungsdichte auf, weshalb sie Energie bei maximaler Beschleunigung oder dauerhaft hohen Geschwindigkeiten etwas träger abgeben. Ein weiterer kritischer Punkt ist das Temperaturverhalten: 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.
Welche Modelle gibt es?
Ob Kleinwagen oder SUV: E-Autos mit LFP-Batterien sind heute bei fast jeder Marke und in jeder Klasse vertreten. Eine Auswahl:
