Bei der Verwendung von Stromquellen zum Betrieb eingebetteter Komponenten ist es nicht immer einfach, einen neuen Satz Batterien einzulegen. Neuere Technologien, von Smartphones über Elektrofahrzeuge bis hin zu tragbaren Elektrowerkzeugen, erfordern Batterien, die eine beträchtliche Energiemenge speichern können, leicht genug sind, um sie zu tragen oder zu transportieren und für den Benutzer sicher sind. Lithiumbatterien bieten all diese Vorteile für tragbare Elektronik, Fahrzeuge, medizinische Geräte und sogar für die Speicherung von Energie im Netz.

Lithium Ionen- und Lithium Eisenphosphat-Batterien sind zwei Batterietypen, die in der heutigen tragbaren Elektronik verwendet werden. Beide haben zwar einige Gemeinsamkeiten, unterscheiden sich aber in Bezug auf die hohe Energiedichte, die lange Lebensdauer und die Sicherheit erheblich. Die meisten Menschen sind mit Lithium-Ionen-Akkus vertraut, da sie höchstwahrscheinlich ein Smartphone, ein Tablet oder einen PC besitzen. Lithium-Eisenphosphat ist ein neuerer Batterietyp, der aufgrund seiner kostengünstigen Materialien und seiner Stabilität bei hohen Temperaturen in der Fertigungsindustrie zunehmend Anerkennung findet.

Nachdem wir uns zuletzt mit dem CO₂ Fußabdruck von Fahrzeugen auseinandergesetzt haben, schauen wir heute etwas in die Zukunft und widmen uns einem Vergleich unterschiedlicher Batterietypen. Da diese zukünftig weiterhin an Bedeutung gewinnen werden, ist es wichtig, die effektivsten aber auch sichersten Technologien zur Energiespeicherung zu kennen.

Was sind die Unterschiede im Energieniveau?

Beim Vergleich von Lithium-Ionen- und Lithium-Eisenphosphat-Batterien gibt es erhebliche Energieunterschiede. Lithium-Ionen-Batterien haben eine höhere Energiedichte als Lithium-Eisenphosphat . Daher ist Lithium-Ionen normalerweise die erste Wahl für energiehungrige elektronische Geräte, die die Batterien schnell entladen.
Andererseits ist die Entladegeschwindigkeit von Lithium-Eisenphosphat höher als die von Lithium-Ionen.
Bei 25 °C haben Lithium-Eisenphosphat-Batterien eine bessere Entladespannung, die auch bei höheren Temperaturen hervorragend ist.

Unterschiede im Lebenszyklus

Lithiumeisenphosphat hat eine Lebensdauer von 1.000-10.000 Zyklen. Diese Batterien können hohe Temperaturen mit minimaler Verschlechterung vertragen. Sie haben eine lange Lebensdauer für Anwendungen, die über eingebettete Systeme verfügen oder lange Zeit laufen müssen, bevor sie aufgeladen werden können.

Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer höheren Energiedichte instabiler, insbesondere in Umgebungen mit höheren Betriebstemperaturen. Die Lebensdauer beträgt 500-1.000 Zyklen, da sie durch die Betriebstemperatur der Elektronik oder der Arbeitskomponenten negativ beeinflusst werden kann.

Langfristige Lagerung

Wenn es um die Lagerung unbenutzter Batterien geht, ist es wichtig, eine chemische Zusammensetzung zu wählen, die ihre Ladung über lange Zeiträume hinweg nicht verliert. Sowohl Lithium-Eisenphosphat als auch Lithium-Ionen haben gute Vorteile bei der Langzeitlagerung. Lithiumeisenphosphat kann etwa 15 % länger gelagert werden.

Sicherheitsvorteile von Lithium-Eisenphosphat

Hersteller aus allen Branchen nutzen Lithiumeisenphosphat für Anwendungen, bei denen die Sicherheit eine größere Rolle spielt. Lithiumeisenphosphat hat eine ausgezeichnete thermische und chemische Stabilität. Diese Batterie bleibt auch bei höheren Temperaturen stabil. Sie ist auch nicht brennbar, wenn sie bei schnellen Lade- und Entladevorgängen oder bei Kurzschlussproblemen falsch gehandhabt wird. Bei Lithiumeisenphosphat kommt es nicht zum thermischen Durchgehen, da die Phosphatkathode bei Überladung oder Überhitzung nicht brennt oder explodiert, denn die Batterie erhitzt sich nicht zusätzlich von selbst. Ein Sicherheitsvorteil von Lithium-Eisen-Phosphat betrifft die Entsorgung der Batterie nach Gebrauch oder Ausfall. Ein Lithium-Ionen-Akku mit Lithium-Kobalt-Dioxid-Chemie gilt als gefährliches Material, da es bei Kontakt allergische Reaktionen an Augen und Haut hervorrufen kann. Außerdem kann es beim Verschlucken zu schweren medizinischen Problemen führen. Daher müssen bei der Entsorgung von Lithium-Ionen-Akkus besondere Schritte angestellt werden. Lithiumeisenphosphat hingegen ist ungiftig und kann von den Herstellern leichter entsorgt werden.

Die Zusammensetzung der Lithium-Ionen-Batterie hat nicht dieselben Sicherheitsvorteile wie Lithium-Eisenphosphat. Ihre hohe Energiedichte hat den Nachteil, dass die Batterie instabil ist. Sie erwärmt sich während des Ladevorgangs schneller, wodurch es zu einem thermischen Durchgehen kommen kann.

Anwendungen für Lithium-Eisenphosphat und Lithium-Ionen

Lithiumeisenphosphat ist für alle elektronischen Geräte und Maschinen gefragt, bei denen Sicherheit und Langlebigkeit gefragt sind, aber keine extrem hohe Energiedichte benötigt wird. Elektromotoren für Fahrzeuge, medizinische Geräte und militärische Anwendungen, wo die Technologie höheren Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist. Lithium-Eisen-Phosphat ist auch ideal für stationäre Anwendungen, da die Batterie etwas schwerer und sperriger als Lithium-Ionen-Batterien ist, obwohl sie auch in einigen tragbaren Geräten eingesetzt werden kann.

Lithium-Eisen-Phosphat eignet sich aufgrund seines zusätzlichen Gewichts nicht für Anwendungen, bei denen die Tragbarkeit der wichtigste Faktor ist. Für Smartphones, Laptops und Tablet-Geräte werden Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Alle Geräte mit hohem Energiebedarf, die vom ersten Tag an die beste Leistung bringen müssen, können von der Chemie der Lithium-Ionen-Batterien profitieren.

Bei der Suche nach den richtigen Energiequellen müssen die Hersteller nicht nur auf Tragbarkeit, Sicherheit und Energiedichte achten, sondern auch auf die Kosten bei der Herstellung der Elektronik und bei der Entsorgung. Viele Hersteller entscheiden sich für Lithiumeisenphosphat als die günstigere Batteriealternative.

Nachhaltigkeit

Lithium-Eisen-Phosphat Batterien sind durch ihre höhere Langlebigkeit, einfachere Herstellung und das deutlich bessere Recycling die bessere Technologie. Trotzdem nutzen auch sie Lithium, was im Abbau für Probleme sorgt. Weiterhin muss man sich überlegen, dass elektrische Batterien besonders nachhaltig sind, wenn der Strommix, aus denen sie geladen werden, keinen hohen Prozentsatz erneuerbare Energien, dann nutzen die besten Batterien nichts.
Damit man also von nachhaltiger elektronischer Speicherung reden kann, ist es nötig, die erneuerbaren Energien massiv auszubauen und den Bau sowie die Zulassung schneller zu ermöglichen.

Wir werden uns weiterhin mit den neusten Technologien befassen und die Vor- und Nachteile umfassend beleuchten.

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