LFP-Akkus für E-Autos: Vor- und Nachteile im Überblick

Der Batteriehersteller CATL hat einen neuen Superakku vorgestellt. Dieser kann theoretisch innerhalb von einer Stunde viermal komplett aufgeladen werden. Der chinesische Hersteller versorgt unter anderem aktuelle Tesla-Modelle mit LFP-Akkus. Wir stellen den neuen Akku, die zugrundeliegende Technologie und den Hersteller selbst vor.

Der vermeintliche Superakku trägt den Namen „Shenxing“. Dieser soll nach nur 10 Minuten Ladezeit eine Reichweite von bis zu 400 Kilometern bieten. Zum Vergleich: Tesla‘s Model 3 erreicht an einem Schnellladepunkt bis zu 275 Kilometer in 15 Minuten Ladezeit. Könnte dank der neuen Akkutechnologie Laden bald fast so schnell wie Tanken werden?


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LFP im Aufwind: CATL präsentiert neuen Superakku

Die Abkürzung CATL steht für „Contemporary Amperex Technology Co. Limited“. Dahinter verbirgt sich der größte chinesische Hersteller von Lithium-Ionen-Akkus. Gegründet im Jahr 2011, gehört CATL mittlerweile zu den zehn größten Autozulieferern auf dem Globus. In jedem dritten Elektroauto, das weltweit verkauft wird, stecken CATL-Akkus. In China hat das Unternehmen einen beeindruckenden Marktanteil von über 50 Prozent. Neben vier Werken im Heimatland betreibt der Konzern auch Batteriefabriken in Thüringen und Ungarn.

Während einer Videopräsentation wurde kürzlich die nächste Batterie-Innovation namens „Shenxing“ vorgestellt. Übersetzt heißt dies „schnell“ oder „zugänglich“. Und der Name ist Programm: Laut Hersteller kann der Shenxing-Akku mit einer Kapazität von 80 Kilowattstunden bei Raumtemperatur in nur 15 Minuten von 0 auf 100 Prozent geladen werden – was theoretisch viermal Vollladen pro Stunde entspricht. Für das Laden von 20 auf 80 Prozent reichen 10 Minuten aus. Vorausgesetzt, das E-Auto verfügt über HPC-Schnellladefähigkeit und kann mit 320 kW laden. Bei Temperaturen von minus 10 Grad Celsius dauert der Vorgang rund 30 Minuten, was im Vergleich zu anderen Technologien weiterhin sehr schnell ist.

Einzelteile des LFP-Akkus sind zu sehen.

Der neue LFP-Akku von CATL soll Ende 2023 in die Serienfertigung gehen.

Zudem gab der Hersteller an, dass die Rohstoffkosten deutlich niedriger seien als für herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Kunden könnten also künftig von günstigeren E-Autos profitieren.

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LFP-Akkus: Vor- und Nachteile der Technologie

Shenxing basiert auf der LFP-Technologie. Diese Akkus verwenden Lithium (Li), Eisen (Fe) und Phosphat (P) als Hauptbestandteile ihrer Kathoden. Entwickelt wurde die Technologie zwar bereits Ende der 1990er Jahre, der Einsatz in E-Autos ist aber noch recht überschaubar. Häufiger findet man LFP-Akkus bereits in Batteriespeichern für Solaranlagen.

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Diese E-Autos setzen auf LFP-Akkus

Fast jeder zweite Tesla wird bereits mit LFP-Akkus ausgeliefert. Ansonsten ist die Liste an Herstellern, die die Technologie einsetzen, noch recht kurz: BYD: Seal, Atto 3, Han, TANG Tesla: Model 3 Hinterradantrieb, Model Y Hinterradantrieb MG: MG4 Standard, ZS EV Standard, MG5 Electric Standard ORA: ORA Funky Cat 48 kWh Ein Grund, dass sich LFP-Akkus im Westen bislang noch nicht durchgesetzt haben, ist, dass Autofahrer in den USA und Europa in der Regel größere Fahrzeuge mit einer größeren Reichweite bevorzugen. Da LFP-Akkus eine geringere Energiedichte haben als Lithium-Ionen-Akkus (dazu später mehr), müssten entsprechend mehr Zellen verbaut werden, was sich wiederum negativ auf Größe und Gewicht der E-Autos und damit auch auf die Reichweite auswirken würde.

Zu den Vorteilen von LFP-Akkus zählen:

  • Preis-Leistung: LFP-Akkus bieten eine geeignete Speicherkraft zu geringen Kosten, da sie ohne die teuren Schwermetalle Nickel, Mangan und Kobalt (NMC) auskommen. LFP-Akkus könnten langfristig die bislang im Einsatz befindlichen NMC-Akkus ersetzen.
  • Fortschritt in Sachen Umweltfreundlichkeit: Durch den Verzicht auf hochgiftige Schwermetalle sind LFP-Akkus umweltschonender. Zudem können fast alle Metalle im LFP-Akku sowie große Teile der Elektrodenmaterialien recycelt werden.
  • Lange Lebensdauer: Ein LFP-Akku kann 10 bis 20 Jahre halten. In einem Langzeittest verfügte ein LFP-Akku nach 28.000 Ladezyklen noch immer über 65 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität. Zum Vergleich: Modernen Lithium-Ionen-Akkus schaffen grundsätzlich bis zu 1.000 komplette Ladezyklen, also die Aufladung des Akkus von null auf 100 Prozent, bevor die Kapazität unter 80 Prozent sinkt. In der Praxis haben aber auch diese Akkus eine wesentlich längere Haltbarkeit, weil sie in der Regel nicht komplett leer gefahren und im Anschluss auf 100 Prozent geladen werden.
  • Sicherheit: Die LFP-Elektrode ist feuerfest, wodurch das Risiko einer Entzündung durch Überladung, hohe Temperaturen oder Kurzschlüsse deutlich reduziert wird.

Den Vorteilen von LFP-Akkus stehen spezifische Nachteile gegenüber, wie zum Beispiel:

  • Geringere Energiedichte: LFP-Akkus haben eine geringere Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus. Während herkömmliche Akkus rund 180 Wattstunden pro Kilogramm erreichen, schaffen LFP-Akkus nur 90 bis 110 Wattstunden pro Kilogramm. Um dieselbe Leistung wie herkömmliche Akkus zu erreichen, benötigt man bei LFP-Akkus entsprechend mehr Zellen. Dies führt zu einem Anstieg in Größe und Gewicht, was insbesondere bei Elektroautos die Reichweite beeinträchtigen kann.

Allerdings gibt es laufend Fortschritte in der Zellchemie: So hat das Unternehmen SVOLT einen neuen Feststoff-Akku entwickelt, der über eine Energiedichte von 200 Wattstunden pro Kilogramm verfügen soll. Zum Vergleich: Moderne Tesla-3-Modelle erreichen rund 125 Wattstunden pro Kilogramm. Es ist also zu erwarten, dass auch LFP-Akkus in Zukunft noch leistungsfähiger werden.

Roter Tesla Model 3 auf der Straße am fahren.

Das Model 3 von Tesla ist eines der wenigen E-Autos, die derzeit mit LFP-Akku ausgerüstet werden.

Stehen LFP-Akkus vor dem Durchbruch?

Obwohl LFP-Akkus in Bezug auf die Energiedichte noch Nachholbedarf haben und dadurch größer und schwerer sind, sind ihre Vorteile bereits jetzt unübersehbar. Insbesondere niedrigere Kosten in der Produktion, die bessere Umweltverträglichkeit durch den Verzicht auf Schwermetalle wie Kobalt und Nickel und ihre Widerstandsfähigkeit heben sie von herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus ab. Dies zeigt sich sowohl in ihrer Langlebigkeit über viele Ladezyklen hinweg als auch in ihrer erhöhten Sicherheit durch ein minimiertes Risiko von Bränden und Explosionen.

Die Ankündigung des neuen „Superakkus“ von CATL könnte den Durchbruch für die LFP-Technologie bedeuten, wurden doch mehrere technische Aspekte deutlich verbessert: Hierzu zählen eine Steigerung des Elektronenflusses, eine fortschrittliche Elektrodenkonstruktion, ein hochleitfähiger Elektrolyt (also das Medium, das den Strom innerhalb des Akkus leitet) und ein außergewöhnlich dünner Separator . Letzterer bildet eine Barriere zwischen den beiden Elektroden, um interne Kurzschlüsse zu vermeiden. Gleichzeitig muss er so dünn sein, dass Ionen ihn passieren können, damit die elektrochemischen Reaktionen ablaufen können. Auch wurden Bilder einer flachen Bauweise präsentiert, die typisch für aktuelle Elektrofahrzeuge mit Unterflur-Design ist.

Blauer Ora Funky Cat fährt auf der Straße.

Der kleinere Akku im ORA Funky Cat mit 48 kWh basiert auf der LFP-Technologie.

CATL plant, die Serienfertigung des neuen LFP-Akkus Ende 2023 zu beginnen. Die ersten Autos mit diesem Akku sollen im ersten Quartal 2024 vom Band laufen. Es wird erwartet, dass der Akku zuerst in einem chinesischen E-Auto verbaut wird. Da auch Unternehmen wie Tesla, Mercedes, BMW und VW mit CATL zusammenarbeiten, könnten die neuen LFP-Akkus zukünftig auch häufiger in europäischen und US-amerikanischen Modellen erscheinen.

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