— Professionelle Einblicke von EverExceed

Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄)-Batterien LiFePO₄-Akkus sind weithin für ihre hervorragende Sicherheit, thermische Stabilität und lange Lebensdauer bekannt. Allerdings sind auch sie nicht immun gegen Alterungsprozesse, insbesondere bei längerer Lagerung im voll geladenen Zustand.

Als professioneller Hersteller von industriellen Lithiumbatterielösungen erklärt EverExceed, warum eine langfristige Lagerung bei voller Ladung LiFePO₄-Batterien negativ beeinflussen kann – und wie man sie richtig lagert, um die Lebensdauer zu maximieren.

Warum die Lagerung vollgeladener Akkus schädlich für LiFePO₄-Akkus ist

1. Beschleunigter Kapazitätsverlust (Kalenderalterung)

Chemischer Mechanismus:

Auch im Ruhezustand bleibt eine vollgeladene LiFePO₄-Batterie in einem Hochspannungszustand (typischerweise über 3,6 V pro Zelle). Unter diesen Bedingungen treten Nebenreaktionen zwischen dem Kathodenmaterial (Lithium-Eisenphosphat) und dem Elektrolyten verstärkt auf, darunter Elektrolytoxidation und -zersetzung.

Diese Reaktionen verbrauchen kontinuierlich aktive Lithiumionen und führen zu einem irreversiblen Dickenwachstum der Festelektrolyt-Grenzschicht (SEI).

Ergebnis:

Da aktives Lithium allmählich verloren geht, nimmt die nutzbare Kapazität der Batterie mit der Zeit ab. Je höher die Speicherspannung und je länger die Speicherdauer, desto deutlicher wird der Kapazitätsverlust – selbst ohne Lade- oder Entladezyklen.

2. Erhöhter Innenwiderstand

Andauernde Nebenreaktionen und das Wachstum der SEI-Schicht während der Vollladungsspeicherung erhöhen den Widerstand gegen die Lithiumionenbewegung innerhalb der Zelle, was zu einem höheren Innenwiderstand führt.

Auswirkungen:

Ein höherer Innenwiderstand führt zu einem größeren Spannungsabfall während der Entladung, einer reduzierten nutzbaren Kapazität und einer geringeren Ausgangsleistung – was oft als ein Gefühl von „schwächerer“ Batterie wahrgenommen wird. Gleichzeitig erzeugen Lade- und Entladevorgänge mehr Wärme, was die Gesamteffizienz verringert und die Alterung beschleunigt.

3. Reduzierte Gesamtlebensdauer des Akkus

Die Gesamtlebensdauer einer Lithiumbatterie wird sowohl durch die Zyklenlebensdauer (Alterung durch Nutzung) als auch durch die kalendarische Lebensdauer (Alterung im Laufe der Zeit) bestimmt. Die Langzeitlagerung bei voller Ladung verringert kontinuierlich die kalendarische Lebensdauer der Batterie, selbst wenn diese nur selten verwendet wird.

Anders ausgedrückt: Auch eine voll geladene Batterie, die nicht benutzt wird, altert weiter – und ihre Gesamtlebensdauer verkürzt sich.

4. Mögliche Sicherheitsrisiken (gering, aber nicht null)

LiFePO₄-Akkus sind bekannt für ihre hohe thermische Stabilität und Beständigkeit gegen thermisches Durchgehen und bieten eine höhere Sicherheit als ternäre Lithium-Ionen-Akkus. Allerdings ist jeder Lithium-Ionen-Akku chemisch am aktivsten, wenn er vollständig geladen ist.

Wenn eine Batterie über längere Zeiträume ein hohes Energieniveau aufweist – insbesondere bei hohen Temperaturen oder bei kleineren Herstellungsfehlern –, kann die Wahrscheinlichkeit interner Mikrokurzschlüsse leicht ansteigen. Bei hochwertigen LiFePO₄-Batterien ist dieses Risiko zwar sehr gering, sollte aber nicht außer Acht gelassen werden.

Empfohlene Lagerungspraktiken für LiFePO₄-Batterien

Um die Lebensdauer und Sicherheit von Lithium-Eisenphosphat-Batteriesystemen zu maximieren, empfiehlt EverExceed die folgenden bewährten Vorgehensweisen:

1. Optimaler Speicherladezustand (SOC)

Für eine Langzeitlagerung (über einen Monat) sollte der Ladezustand der Batterie zwischen 40 % und 60 % liegen.

Bei diesem Ladezustand ist die Batteriespannung (typischerweise 3,3–3,4 V pro Zelle) am stabilsten, und unerwünschte chemische Reaktionen werden minimiert.

2. Geeignete Lagerumgebung

Temperatur: Batterien sollten kühl gelagert werden, idealerweise zwischen 10 °C und 25 °C. Hohe Temperaturen sind der mit Abstand wichtigste Faktor, der die Alterung von Lithiumbatterien beschleunigt.

Luftfeuchtigkeit: Halten Sie die Umgebung trocken und vermeiden Sie Feuchtigkeitseinwirkung.

3. Regelmäßige Wartung während der Langzeitlagerung

Bei Lagerzeiten von mehr als sechs Monaten sollte die Batterie alle 3–6 Monate überprüft werden.

Wenn der Ladezustand (SOC) unter 20 % fällt, sollte er wieder auf etwa 50 % aufgeladen werden, um eine Tiefentladung zu verhindern.

Tiefentladung verursacht dauerhafte Schäden an Lithiumbatterien und muss vermieden werden.

4. Praktische Tipps für den täglichen Gebrauch

Für den alltäglichen Gebrauch ist es nicht nötig, sich über das Ladeverhalten allzu viele Gedanken zu machen. Es ist völlig in Ordnung, einen Akku auf 100 % aufzuladen und ihn kurz darauf zu verwenden – beispielsweise über Nacht bei Elektrofahrzeugen oder Geräten, die am nächsten Tag benutzt werden.

Vermeiden sollte man es, den Akku auf 100 % aufzuladen und ihn dann tagelang oder wochenlang nicht zu benutzen.

Zusammenfassung

Kernrisiko: Die Langzeitlagerung bei voller Ladung beschleunigt die kalenderbedingte Alterung von LiFePO₄-Batterien, was zu irreversiblem Kapazitätsverlust und erhöhtem Innenwiderstand führt.

Ursache: Dieses Verhalten ist der Lithiumbatteriechemie inhärent. LiFePO₄-Batterien sind robuster, aber nicht immun.

Empfohlene Vorgehensweise: Bei Batterien, die über längere Zeiträume nicht verwendet werden (z. B. Energiespeichersysteme, Notstromversorgungen, Lithium-Batterien in USV-Anlagen und Elektrofahrzeuge), sollte der Ladezustand (SOC) auf etwa 50 % eingestellt und die Batterien in einer kühlen, trockenen Umgebung gelagert werden.

EverExceed LiFePO₄-Batterielösungen

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