Arten von Lithium-Batterien im Überblick

Die gängigsten Lithium-Batteriechemien werden üblicherweise nach ihrem Kathodenmaterial benannt. Jede Chemie weist ein anderes Leistungsprofil auf.

Diese Kategorien beschreiben Chemiefamilien. Ein fertiger Akkupack kann dennoch stark variieren, abhängig von der Zellqualität, dem Design des Batteriemanagementsystems (BMS), der Temperatursteuerung, der Fertigungsqualität, den Prüfverfahren und der Zertifizierung.

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LiFePO4-Batterien (Lithium-Eisenphosphat)

Eine LiFePO4-Batterie, auch Lithium-Eisenphosphat- oder LFP-Batterie genannt, verwendet Lithium-Eisenphosphat als Kathodenmaterial. Sie ist zu einer der wichtigsten Chemien für Energiespeicher geworden, da sie ausgezeichnete Sicherheitseigenschaften, eine lange Zykluslebensdauer, eine stabile Spannungsausgabe und zuverlässige Tiefentladungsleistung bietet.

LiFePO4 wird weit verbreitet in Solarbatterien, häuslichen Energiespeichersystemen, rackmontierten Batteriemodulen, wandmontierten batterien, Wohnmobilbatterien, maritimer Bordstromversorgung, Telekommunikations-Notstromversorgung und tragbaren Stromversorgungsstationen eingesetzt. Für weiterführende Informationen siehe [Was ist eine LiFePO4-Batterie?]. LiFePO4 wird weit verbreitet in Solarbatterien, häuslichen Energiespeichersystemen, rackmontierten Batteriemodulen, wandmontierten

Vorteile

• Lange Zykluslebensdauer für häufiges Laden und Entladen.

• Hohe thermische und chemische Stabilität.

• Gute Tiefentladungsfähigkeit für Solar- und Notstromsysteme.

• Geringere Kobaltabhängigkeit im Vergleich zu einigen anderen Lithium-Ionen-Chemien.

• Hoher Lebenszykluswert für stationäre und mobile Speicher.

Nachteile

• Geringere Energiedichte als viele NMC- oder NCA-Konstruktionen.

• Größere oder schwerere Batteriepacks bei gleicher Kapazität.

• Erfordert einen geeigneten Ladeschutz bei niedrigen Temperaturen.

• Weniger geeignet für ultrakompakte Consumer-Elektronik.

Anwendungen

LiFePO4 wird häufig in Solarstromspeichersystemen, Haushalts-Notstrombatterien, tragbaren Stromversorgungsstationen, Wohnmobil- und Bootsbatterien eingesetzt, telekommunikations-Notstromversorgung, USV-Systeme und netzunabhängige Stromversorgung.

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NMC-(Nickel-Mangan-Kobalt-)Batterien

Eine NMC-Batterie verwendet Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid als Kathodenmaterial. Sie wird weit verbreitet eingesetzt, weil sie ein ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen Energiedichte, Leistungsfähigkeit und Gesamtleistung bietet. Durch Anpassung des Verhältnisses von Nickel,

mangan und Kobalt können Hersteller die Batterie für unterschiedliche Prioritäten optimieren.

Vorteile

• Hohe Energiedichte für leichtere und kompaktere Batteriepacks.

• Gutes Gleichgewicht aus Kapazität, Leistung und Zyklenlebensdauer.

• Ideale Eignung für Elektrofahrzeuge und Mobilitätsprodukte.

• Flexible chemische Gestaltung für unterschiedliche Leistungsziele.

Nachteile

• Erfordert ein komplexeres thermisches und Sicherheitsmanagement.

• Unterliegt Schwankungen der Materialkosten für Nickel und Kobalt.

• Kann eine geringere Zykluslebensdauer als LiFePO4 bei täglicher Tiefentladungsspeicherung aufweisen.

• Die Sicherheit des Akkupacks hängt stark von BMS und thermischem Design ab.

Anwendungen

NMC-Akkus sind in Elektrofahrzeugen, E-Bikes, Elektrorollern, Elektrowerkzeugen, medizinischen Geräten, hochenergetischen tragbaren Produkten und einigen kompakten Energiespeichersystemen verbreitet.

Für sicherheitsorientierte Käufer: Verknüpfen Sie diesen Abschnitt mit [Sind Lithium-Akkus sicher?].

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LCO-(Lithium-Kobalt-Oxid-)Akkus

Ein LCO-Akku verwendet Lithium-Kobalt-Oxid als Kathodenmaterial. Es handelt sich um eine der älteren und etabliertesten Lithium-Ionen- chemien und zeichnet sich durch eine hohe Energiedichte in kleinen Zellen aus.

Vorteile

• Hohe Energiedichte für kompakte Geräte.

• Ausgereifte Fertigungsgeschichte.

• Gute Eignung für leichte Unterhaltungselektronik.

Nachteile

• Geringere thermische Stabilität im Vergleich zu LiFePO4.

• Begrenzte Zykluslebensdauer bei intensiver Zyklenbelastung.

• Höhere Abhängigkeit von Kobalt.

• Weniger geeignet für Hochstrom-Anwendungen in Industrie oder Energiespeicherung.

Anwendungen

LCO-Akkus werden weit verbreitet in Smartphones, Laptops, Tablets, Digitalkameras, tragbaren Elektronikgeräten und kompakten Verbraucher -geräten eingesetzt. Für Anbieter von Energiespeicherlösungen ist das Verständnis von LCO wichtig, doch wird diese Chemie selten für Solarspeicher- oder Notstromversorgungssysteme für Privathaushalte bevorzugt.

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LMO-(Lithium-Manganoxid-)Akkus

Ein LMO-Akku verwendet Lithium-Manganoxid als Kathodenmaterial. Er zeichnet sich durch eine gute Leistungsfähigkeit und bessere thermisches Verhalten als einige kobaltreiche Chemien. LMO kann allein oder in Kombination mit anderen Chemien, wie NMC, verwendet werden, um das Leistungsgleichgewicht zu verbessern.

Vorteile

• Gute Leistungsabgabe bei hohen Lasten.

• Verbessertes thermisches Verhalten im Vergleich zu einigen älteren Lithium-Chemien.

• Geringere Kobaltabhängigkeit.

• Nützlich in Hybrid-Chemie-Konstruktionen.

Nachteile

• Geringere Energiedichte als NMC und NCA.

• Kürzere Zykluslebensdauer als LiFePO4 bei vielen Speicheranwendungen.

• Kapazitätsverlust kann unter anspruchsvollen Bedingungen ein Problem darstellen.

Anwendungen

LMO-Batterien werden in Elektrowerkzeugen, medizinischen Geräten, E-Bikes und einigen elektrischen oder Hybridfahrzeugen eingesetzt. Für Langzeitanwendungen stationäre Speicherung; LiFePO4 ist in der Regel attraktiver, da es einen höheren Lebenszykluswert bietet.

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LTO-(Lithium-Titanat-)Batterien

Eine LTO-Batterie verwendet Lithiumtitanat als Anodenmaterial statt der üblichen Graphit-Anode. Dadurch unterscheidet sich LTO von den meisten Lithium-Ionen-Batterien, die üblicherweise nach ihrer Kathodenchemie klassifiziert werden.

Vorteile

• Sehr lange Zykluslebensdauer.

• Schnellladefähigkeit.

• Starke Leistungscharakteristik.

• Gutes Verhalten bei niedrigen Temperaturen.

• Hohe Sicherheit auch unter anspruchsvollen Bedingungen.

Nachteile

• Geringere Energiedichte als gängige Lithium-Chemien.

• Höhere Kosten.

• Größere und schwerere Packungen für die gleiche Energiekapazität.

• Begrenzte Verwendung in allgemeinen Wohnprodukten.

Anwendungen

LTO-Batterien werden in Elektrobussen, schnellen Ladesystemen, Netzgütern, Industrieanlagen, Militärtechniken und in der Industrie eingesetzt. die Kommission hat die Kommission aufgefordert, die in den ersten drei Monaten des Jahres 2010 durchgeführten Maßnahmen zu prüfen. LTO ist vielleicht der beste Lithium-Batterietypen wenn die extreme Zyklusdauer und das schnelle Laden wichtiger sind als die Energiedichte oder die Vorlaufkosten.

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NCA-Batterien (Nickel-Kobalt-Aluminium)

Eine NCA-Batterie verwendet Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid als Kathodenmaterial. Es wird für seine hohe Energiedichte, seine starke die Kommission hat die Kommission aufgefordert, die in den vorliegenden Berichten beschriebenen Maßnahmen zu prüfen.

Vorteile

• Sehr hohe Energiedichte.

• Ein starkes Leistungspotenzial.

• Gute Passform für Premium-Plattformen elektrischer Fahrzeuge.

• Geeignet für Hochleistungs-Akkupacks.

Nachteile

• Erfordert ein sorgfältiges thermisches Management.

• Unterliegt Überlegungen zur Versorgungskette von Nickel und Kobalt.

• Weniger verbreitet für stationäre Speicheranwendungen im Wohnbereich als LiFePO4.

• Erfordert fortschrittliches Pack-Engineering und Sicherheitssteuerung.

Anwendungen

NCA-Akkus werden in Elektrofahrzeugen, der Luft- und Raumfahrt, im Bereich fortgeschrittener Mobilität, bei Hochleistungs-Akkupacks sowie in einigen speziellen industriellen Anwendungen eingesetzt. Für stationäre Solar- und Notstromversorgungssysteme für den Heimbereich wird NCA üblicherweise nur dann in Betracht gezogen, wenn eine hohe Energiedichte wichtiger ist als sicherheits- und zykluslebensdauerorientierte Speicheranforderungen.

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Vergleichstabelle der Lithium-Akku-Typen