LMFP versus LFP: Was ist der Unterschied?

Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat (LMFP) oder Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)? Beide Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben gegenüber anderen Batteriezellen Vorteile, vor allem wenn es um Sicherheit, Umweltverträglichkeit und Kosten geht. Allerdings unterscheiden sie sich in Bezug auf Energiedichte, Leistung und Preis. Wir beleuchten in diesem Beitrag die Unterschiede von LMFP- und LFP- Batterien und zeigen die jeweiligen Stärken und Schwächen auf.

 

LMFP und LFP – diese zwei wegweisenden Lithium-Ionen-Batterien haben die Landschaft der Solarenergie nachhaltig verändert: Von ihren Anfängen in der Laborforschung bis hin zum Einsatz in Solaranlagen und Elektroautos haben diese Akkus einen bemerkenswerten Weg zurückgelegt. Sie gelten als stabil, sicher und kostengünstig. Ihre Temperaturempfindlichkeit ist niedrig und ihre Lebensdauer hoch. Doch was unterscheidet die beiden voneinander?

Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) Batterien: Kostengünstig und sicher

LFP-Akkus haben sich dank ihrer Kosteneffizienz, Sicherheit und Umweltfreundlichkeit einen Namen gemacht. In ihnen besteht das Kathodenmaterial aus Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4); die Anode aus Graphit mit Metallunterlage. Diese Verbindung bildet eine stabile Olivinstruktur – eine Kristallstruktur, die Verformungen während Lade-/Entladezyklen minimiert. Die Abwesenheit von Nickel und Kobalt macht LFP-Zellen sicherer und umweltfreundlicher als andere Lithium-Ionen-Batterievarianten.

Einer der Hauptvorteile ist die hohe thermische und strukturelle Stabilität. LiFePO4-Akkus sind deutlich weniger anfällig für das sogenannte „thermische Durchgehen“ als Batterien mit Schichtstruktur-Kathoden wie zum Beispiel Nickel-Mangan-Kobalt-Akkus (NMC). Thermisches Durchgehen nennt man den selbstverstärkenden Prozess, bei dem die Temperatur der Batterie unkontrolliert ansteigt, was zu einer Kettenreaktion führen kann: In einem solchen Fall musst du mit Überhitzung, Brand oder sogar einer Explosion rechnen. Dieser Sicherheitsaspekt macht die LFP-Zellen zur bevorzugten Wahl für Einsatzzwecke, bei denen Sicherheit oberste Priorität hat. 

Außerdem zeichnen sie sich durch eine lange Lebensdauer von bis zu 6.000 Zyklen aus. Daher eignen sich Lithium-Eisen-Akkus hervorragend für den festen Speicher eines Balkonkraftwerks. Denn das Gewicht des Speichersystems spielt hierbei keine Rolle. Trotz dieser Vorzüge haben LFP-Batterien jedoch einen entscheidenden Nachteil: ihre geringe Energiedichte von nur 170 Wh/kg. Diese begrenzte Kapazität kann die Energieversorgung einschränken, zum Beispiel, wenn der LFP-Speicher auch Strom für den nächtlichen Verbrauch speichern soll.

Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat (LMFP) – eine verbesserte Version von LFP

LMFP-Batterien sind eine Weiterentwicklung der LFP-Akkus. Bei ihnen wird ein Teil des Eisens in der Kathode durch Mangan ersetzt (LiMnFePO4). Dadurch bieten LMFP-Akkus eine höhere Energiedichte und Betriebsspannung als LFP-Zellen – was sie für den Notstrom und mobile Powerstationen prädestiniert. Allerdings schneiden LiFePO4-Akkus bei der Lebensdauer und den Kosten etwas besser ab. Deshalb sind sie besonders für feste Dauerspeicher geeignet. Beide Technologien gelten als äußerst sicher. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Vor- und Nachteile zusammen:

Bei stationären Balkonbatterien ist das Gewicht der geringste Faktor, der deine Entscheidung beeinflussen sollte. Anders ist das bei tragbaren Batterien wie zum Beispiel die für unsere portable Mobilstation oder für Elektroautos
 
Achte bei deiner Akku-Wahl für die Balkonsolaranlage eher auf das ideale Verhältnis zwischen Gewicht und Lebensdauer (Anzahl der Zyklen).

Ein direkter Leistungsvergleich:

LeistungsmerkmalLMFPLFP
Theoretische Speicherkapazität (mAh/g) 1170170
Praktische Speicherkapazität (mAh/g) 1135-160150-160
Maximale Energiedichte (Wh/kg) 2230170
Betriebsspannung (V) 33,5 – 4,13,2 – 3,5
Zyklenfestigkeit 42.000 - 3.0002.000 - 6.000
SicherheitHochHoch
KostenNiedrigSehr niedrig
Theoretisches Gewicht für ein 10 kWh Speicher43,5 Kg58,8 Kg
Speicherkapazität 1

Die Speicherkapazität beschreibt die Leistungsfähigkeit eines Akkus und wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Da ein Solarspeicher in der Praxis nur zu etwa 75-80% entladen werden sollte, um den Akku zu schonen, fällt die tatsächlich zur Verfügung stehende Kapazität geringer aus.

Energiedichte 2

Die Menge an Energie in Bezug zum Volumen eines Materials wird Energiedichte genannt. Sie gibt Auskunft darüber, wie viel Energie ein Akku speichern kann in Bezug zu seiner Größe und dem Gewicht. Je höher der Wert, umso besser.

Betriebsspannung 3
Diese Kennzahl gibt an, wieviel Spannung ein Akku im Normalbetrieb zur Verfügung stellt. Sie wird auch Nennspannung genannt.
Zyklenfestigkeit 4
Diese Kennzahl gibt an, wie oft ein Speicher vollständig auf- und wieder entladen werden kann, bevor seine Speicherkapazität unter 75% der genannten Leistungsfähigkeit fällt. D.h. sie gibt Auskunft über die Lebensdauer des Akkus.

Warum LMFP die Wahl für die Zukunft sein könnte?

Es gibt mehrere Gründe, warum LMFP-Batterien in Zukunft an Bedeutung gewinnen und LFP-Akkus möglicherweise den Rang ablaufen könnten:
Während LFP-Akkus kurzfristig aufgrund etablierter Lieferketten und Kostenvorteile dominieren dürften, könnte die Technologiekurve langfristig zugunsten von LMFP-Batterien kippen. Ihre Fähigkeit, eine höhere Energiedichte mit Sicherheit, Stabilität und potenziell niedrigeren Kosten zu kombinieren, macht LMFP zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Batterien der Zukunft.

Weitere Lithium-Ionen-Batterievariationen: Ein Überblick

Obwohl LMFP und LiFePO4 die Hauptakteure in diesem Vergleich sind, wollen wir auch auf die anderen Lithium-Ionen-Batterien verweisen:

Mit bis zu 20 Prozent mehr Energiedichte haben LMFP-Zellen eine größere Speicherkapazität und können hohe Mengen an Energie schneller entladen. Das ist ein entscheidender Vorteil für leistungshungrige Anwendungen.

Ähnlich wie NMC-Zellen haben NCA-Batterien eine hohe Energiedichte, können also viel Energie auf kleinem Raum speichern. Allerdings haben sie eine geringere strukturelle Stabilität, was sie weniger widerstandsfähig macht.

LTO-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Zyklen-Lebensdauer und Sicherheit aus, haben aber eine geringe Energiedichte. Sie werden hauptsächlich in stationären Stromspeichern und Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen verwendet, die jedoch wenig Speicherkapazität benötigen.

7 Tipps, wie du mit Lithium-Akkus am besten umgehst

Unabhängig vom verwendeten Zelltyp ist die richtige Pflege und Handhabung entscheidend, damit du das meiste aus der Leistung rausholst und die Lebensdauer deiner Lithium-Ionen-Akkus maximierst. Hier sind sieben Tipps, die du beherzigen solltest:

Befolgst du diese Tipps, erhöhst du die Sicherheit und kannst dich viele Jahre lang über eine volle Leistung deines Akkus freuen. Wenn du ihn doch nicht mehr benötigen solltest, informiere dich darüber, welche Maßnahmen es zur Wiederverwertung gibt oder wie du ihn sachgemäß entsorgst. Verwende dafür immer die vorgesehenen Rücknahmesysteme.

Ein Blick in die Akku-Zukunft

Lithium-Eisen-Batterien sind für die Stromspeicherung ein großer Schritt. Mit ihrer höheren Energiedichte, verbesserten Sicherheit und Stabilität sowie potenziell niedrigeren Kosten könnten LMFP-Batterien die nächste Generation von Batterien für Notstromversorgung und mobile Powerstationen werden. Ihre Nachhaltigkeit und die Möglichkeit der Mischung mit anderen Kathodenmaterialien machen sie zu einer vielversprechenden Option.

 

LMFP-Batterien haben das Potenzial, die Energiespeicherung zu revolutionieren und die Abhängigkeit von herkömmlichen Energiesystemen zu verringern. Mit den LiMnFePO4-Akkus könnte die Zukunft der Energiespeicherung zum Greifen nah sein.

Speziell für dein Balkonkraftwerk: Maximale Leistung für den Stromspeicher

Balkonkraftwerk Speicher 2240Wh: LiFePO4-Stromspeicher

Diese LFP-Speicher wurde speziell für den Balkonkraftwerk-Einsatz entwickelt. Er speichert überschüssigen Strom, damit du diesen bei Bedarf nutzen kannst. Mit einer Kapazität von 2240 Wh bietet er eine hohe Leistungsfähigkeit.

 

Ausgestattet mit modernster Batteriemanagementsystem-Technologie und einer Garantie von fünf Jahren ist dieser Speicher äußerst langlebig und zuverlässig. Dein Zuhause ist damit kontinuierlich mit Strom versorgt.

 

Mobile Powerstation 2047 Wh: LiMnFePO4-Batterie

Diese LMFP-Powerstation, ausgestattet mit einer Batteriekapazität von 2047 Wh, steht bereit, um deinem Zuhause eine zuverlässige Backup-Stromversorgung zu gewährleisten oder um dich bei deinen Outdoorabenteuern mit Strom zu versorgen.

 

Ihre Haus-Backup-USV-Funktion hat eine Reaktionszeit von weniger als 8 ms – versorgt dich im Falle eines Stromausfalls sofort mit Strom.

 

Durch ihr geringes Gewicht und ihre einfache Bedienung ist diese Powerstation äußerst mobil und flexibel einsetzbar. Die integrierten Wechselrichter ermöglichen einen nahtlosen Betrieb sowohl im Netz als auch netzunabhängig, was sie zu einer vielseitigen Lösung für verschiedenste Anwendungen macht.

 

Mit einem AC-Output von 2000 W und einem beeindruckenden Betriebstemperaturbereich von -20 bis 60° C gewährleistet sie eine zuverlässige Stromversorgung rund um die Uhr und trägt dazu bei, deine Energieautarkie zu steigern – um bis zu 80 Prozent.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

LFP-Akkus sind kosteneffizienter, sicherer und umweltfreundlicher als andere Lithium-Ionen-Batterievarianten. Das Kathodenmaterial besteht aus Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4), die Anode aus Graphit mit Metallunterlage. Die haben eine lange Lebensdauer von bis zu 6.000 Zyklen.

Die Kennzahl der Zyklenfestigkeit gibt Auskunft über die Lebensdauer des Akkus. Ein moderner LMFP-Akku kann 2.000 bis 3.000 Mal vollständig auf- und wieder entladen werden, bevor seine Speicherkapazität unter 75% der genannten Leistungsfähigkeit fällt. Bei einer LFP-Batterie beträgt die Spanne sogar bis zu 6.000.

Höhere Energiedichte als bei einem LFP-Akku (bis zu 20 Prozent) bedeutet gleichzeitig größere Speicherkapazität. Aufgrund der effizienten Materialnutzung sind LMFP-Speicher nachhaltiger (Pro Kilowattstunde (kWh) LMFP-Kathodenmaterial werden nur 0,13 kg Eisen und 0,38 kg Mangan benötigt – gegenüber 0,61 kg Eisenquelle pro kWh für LFP-Kathoden) als andere Batterietechnologien.