Elektromobilität

LFP-Akkus: Die neue Eisenzeit

Elektromobilität
22.09.2022

 
Zahlreiche E-Autos der nächsten Generation haben Lithium-Eisenphosphat-Akkus an Bord. Wir haben uns angeschaut, welche Vor- und Nachteile diese gegenüber Lithium Ionen Akkus haben.
Batterieherstellung

Während beim Verbrenner der Motor das Herzstück eines jeden Autos war, ist es beim E-Auto der Akku. Die große Batterie, die zumeist im Fahrzeugboden verstaut wird, ist maßgeblich für Reichweite, Ladezeit und auch Power verantwortlich. Außerdem sind sie der mit Abstand größte Kostenfaktor für die Hersteller. Bisher galten die Lithium-Ionen-Akkus als das Maß der Dinge. Millionenfach erprobt in Handys, Laptops, Zahnbürsten, Kopfhören und eben auch E-Autos. Doch in Automobilkreisen wird zuletzt vermehrt von Lithium-Eisenphosphat-Akkus gesprochen, kurz auch LFP genannt. Volkswagen will diese Akkutechnologie bei Modellen unterhalb des ID.3 einsetzen. Ford setzt auf die LFP-Technologie ab nächstem Jahr in Nordamerika bei den Modellen Mustang Mach-E und später auch beim F-150 Lightning. Tesla ist bereits einen Schritt weiter und hat LFP-Akkus bereits in Model 3s verbaut und verkauft – zuerst in China, mittlerweile auch schon in Europa. Vorweg: Es ist kein neuer Wunderakku, sondern eine Technologie, die klare Vor- und Nachteile hat.

LFP-Akkus – Die Stärken

Lithium-Eisenphosphat-Akkus wurden Ende der 1990er-Jahre entwickelt und kennt man auch unter der Bezeichnung LiFePo4, LFP oder LEP. Eine Zeit lang waren diese im Modellsport sehr beliebt und auch als Motorrad-Starter-Batterien, da sie im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien sehr viel leichter sind. Einer der größten Vorteile im direkten Vergleich zur Lithium-Ionen-Technologie ist, dass die Zellen ohne seltene Materialien wie Nickel, Kobalt oder Mangan auskommen. Dadurch wird die Zelle nachhaltiger und auch billiger. Ford gibt den Preisvorteil gegenüber der Lithium-Ionen-Zelle mit rund zehn bis 15 Prozent an. Eine weitere Stärke der LFP-Zelle ist ihre Zyklenfestigkeit: Während Lithium-Ionen-Akkus eine Lebensdauer von rund 3.000 Zyklen schaffen (komplette Ent- bis Beladung), kann eine LFP-Zelle bis zu 10.000 Zyklen wegstecken, bis ihre Kapazität auf 75 Prozent gefallen ist – die allgemeine Verschleißgrenze für Akkus. Außerdem gelten Lithium-Eisenphosphat-Akkus als weniger temperaturanfällig und sehr robust und sicher. Die Brand- und Explosionsgefahr soll geringer sein. Und sie liefern hohe, stabile Entladeströme. Und weil die Akkus keine seltenen Rohstoffe besitzen, sind alle Metalle darin zu 100 Prozent recycelbar. Lediglich das Elektrolyt kann nicht wiederverwendet werden. Damit ist die Recycling-Quote fast so hoch wie bei einer gewöhnlichen Blei-Säure-Batterie – ein enormes Umweltplus.

LFP-Akkus – Die Schwächen

Klingt doch wunderbar, also warum fahren wir nicht schon längst mit den LFP-Akkus? Weil ihre Energiedichte deutlich geringer ist als jene von Lithium-Ionen-Akkus. Das bedeutet, um die gleiche Reichweite mit dem E-Auto mit LFP-Akkus zu schaffen, braucht man mehr Zellen, diese sind dann schwerer, voluminöser und eventuell ist dann auch deren Preisvorteil wieder egalisiert. Um es zu verdeutlichen: Die gewöhnliche Leistungsdichte eines Lithium-Ionen-Akkus liegt bei 180 Wh pro Kilogramm. Jene der LFP-Akkus beträgt nur 90 bis 110 Wh pro Kilogramm. Sind Reichweite und niedriges Gewicht gefragt, schlägt die Lithium-Ionen-Batterie die LFP-Akkus klar und eindeutig. Zwar zu einem höheren Preis und geringerer Zyklenfestigkeit, aber aktuell hat hier die LFP-Technologie das Nachsehen.

Autohersteller auf LFP-Kurs

Und warum setzen dann Tesla, VW und Ford trotzdem auf die LFP-Technologie? Das hat mehrere Gründe. Erstens: Die Akkus sind billiger, womit man es eher schafft, auch preisgünstigere E-Automodelle anbieten zu können. Zweitens: Da weniger teure und seltene Rohstoffe verwendet werden, ist deren Beschaffung einfacher und in größerer Menge gesichert, womit die Lieferfähigkeit stabiler ist. Drittens: Bei kleineren Automodellen, wo es nicht auf die maximale Reichweite ankommt, bietet die LFP-Technologie eine derzeit attraktives Preis-Leistungsverhältnis für die Automobilhersteller und man hat das Argument der höheren Sicherheit und Lebensdauer auf seiner Seite. Angeblich hat Tesla-Chef Elon Musk gesagt, dass für 75 Prozent der E-Autos in Zukunft ein LFP-Akku ausreichen sollte. Daher hat Tesla im Modell 3 die Akkutechnologie bereits im Einsatz. Die anfänglichen Schwierigkeiten sind dabei nicht auf die Akku-Hardware, sondern auf die Fahrzeugsoftware zurückzuführen gewesen. Folglich könnte es in Zukunft beim Autokauf nicht heißen: Benzin oder Diesel, sondern Lithium-Ionen oder Lithium-Eisenphosphat-Akku?