Was istLithium-EisenBatterie? Einführung in das Funktionsprinzip und die Vorteile der Lithium-Eisen-Batterie

Die Lithium-Eisen-Batterie ist eine Batterieart aus der Familie der Lithiumbatterien. Ihre vollständige Bezeichnung lautet Lithium-Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Batterie. Das Kathodenmaterial besteht hauptsächlich aus Lithium-Eisenphosphat. Aufgrund ihrer besonderen Eignung für Leistungsanwendungen wird sie auch als „Lithium-Eisen-Leistungsbatterie“ bezeichnet (im Folgenden kurz „Lithium-Eisen-Batterie“ genannt).

Funktionsprinzip der Lithium-Eisen-Batterie (LiFePO4)
Interner Aufbau einer LiFePO4-Batterie: Links befindet sich LiFePO4 mit Olivinstruktur, das als Pluspol der Batterie dient und über eine Aluminiumfolie mit dem Pluspol verbunden ist. In der Mitte befindet sich eine Polymermembran, die den Pluspol vom Minuspol trennt. Lithiumionen (Li+) können die Membran passieren, Elektronen (e–) jedoch nicht. Rechts befindet sich der aus Kohlenstoff (Graphit) bestehende Minuspol der Batterie, der über eine Kupferfolie mit dem Minuspol verbunden ist. Der Elektrolyt befindet sich zwischen dem oberen und unteren Ende der Batterie, die durch ein Metallgehäuse versiegelt ist.

Beim Laden einer LiFePO4-Batterie wandern die Lithiumionen Li+ von der positiven Elektrode durch die Polymermembran zur negativen Elektrode. Beim Entladen wandern die Lithiumionen Li+ von der negativen Elektrode durch die Membran zur positiven Elektrode. Die Bezeichnung Lithium-Ionen-Batterie leitet sich von dieser Wanderung der Lithiumionen während des Ladens und Entladens ab.

Hauptleistungsmerkmale der LiFePO4-Batterie
Die Nennspannung einer LiFePO4-Batterie beträgt 3,2 V, die Ladeschlussspannung 3,6 V und die Entladeschlussspannung 2,0 V. Aufgrund unterschiedlicher Qualität und Herstellungsverfahren der von verschiedenen Herstellern verwendeten Elektrodenmaterialien und Elektrolyte kann die Leistung variieren. Beispielsweise kann die Kapazität einer Batterie desselben Modells (Standardbatterie in derselben Verpackung) deutlich abweichen (10–20 %).

Vorteile vonLithium-Eisen-Batterie
Im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien bieten Lithium-Ionen-Batterien deutliche Vorteile hinsichtlich Betriebsspannung, Energiedichte, Zyklenlebensdauer usw. Im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien weisen sie folgende Vorteile auf: hohe Energiedichte, hohe Sicherheit, gute Hochtemperaturleistung, hohe Ausgangsleistung, lange Zyklenlebensdauer, geringes Gewicht, geringere Kosten für die Verstärkung des Maschinenraums, kleine Größe, lange Batterielebensdauer, gute Sicherheit usw.