Lithium-Ionen-Batterien - die Technologie hinter den Energiespeichern.

Egal ob in Smartphones, Laptops, schnurlosen Headsets oder Fitnesstrackern – wiederaufladbare Litihium-Ionen-Batterien werden seit Jahren für die Energiespeicherung eingesetzt. Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten lassen sich unter anderem auf die unterschiedlichen Zellchemien zurückführen. Sie haben einen Einfluss auf die Energiedichte, Robustheit und Lebensdauer der Batterie. Auch die Energiespeichersysteme von VARTA Storage verwenden diese Technologie. Warum auch wir uns für Lithium-Ionen-Batterien entschieden haben, erfahren Sie in diesem Blogeintrag.

Zunächst soll ihre Funktion erklärt werden. Lithium-Ionen-Batterien bestehen aus zwei Elektroden, der Anode und der Kathode, die durch einen Separator getrennt werden. Damit ein Strom zwischen den Elektroden fließen kann, wird noch ein Elektrolyt benötigt. Die Anode ist der Minuspol und besteht meist aus Graphit. Die Kathode bildet den Pluspol und besteht meist aus einem Metalloxid. Gängig sind bei Energiespeichern z.B. Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) oder eine Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Kombination (Li-NMC-Batterien). Beim Laden der Batterie wandern positiv geladene Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode. Die Elektronen werden über den äußeren Stromkreis, z.B. von der PV-Anlage, geliefert. Beim Entladen wandern die Lithium-Ionen wieder durch den Elektrolyt zur Kathode. Auch die Elektronen fließen zur Kathode, jedoch durch den äußeren Stromkreis. So kann die Batterie überschüssigen Strom aus der PV-Anlage speichern und bei Bedarf wieder abgeben.

Unsere ersten beiden Modelle VARTA one L und XL sind mit einer LiFePO4-Batterie ausgestattet. Diese Art von Batterie ist besonders sicher und langlebig. Der entscheidende Nachteil ist jedoch die Energiedichte. Sie ist im Vergleich zu Li-NMC-Batterien geringer, weshalb für die gleiche Kapazität mehr Batteriezellen benötigt werden. Dies macht sich auch im Preis bemerkbar.

VARTA one L XL
VARTA one XL und L

Mittlerweile muss jedoch nicht mehr nur bei Smartphones, Headsets oder Wearables auf Gewicht und Größe geachtet werden. Viele Haushalte können nur wenig Platz für einen Energiespeicher zur Verfügung stellen, weshalb auch hier ein kompaktes Gerät bevorzugt wird.

Diese Anforderung wird dank der höheren Energiedichte von Li-NMC-Batterien erfüllt, weshalb wir sie für unsere Modelle VARTA element und VARTA pulse verwendet haben. Sie sind die ideale Kombination aus einer hohen Energiedichte, einem hohen Sicherheitsanspruch und geringeren Kosten. Gerade der VARTA pulse punktet durch seine hohe Leistungsfähigkeit bei geringer Größe und einem moderaten Preis. Im Vergleich zu anderen Herstellern von Kompaktgeräten braucht der VARTA pulse bei gleicher Kapazität bis zu 40% weniger Platz.

 
VARTA element und pulse

Die oben aufgeführte Sicherheit unserer Batteriespeichersysteme ist für uns selbstverständlich. Um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können, müssen einige grundlegende Sicherheitsregeln beachtet werden. So gibt es für jede Batterietechnologie ein sogenanntes Betriebsfenster. Wird die Batterie innerhalb dieser Grenzen betrieben, ist die Batteriezelle z.B. vor Brand oder irreversiblen chemischen Reaktionen gesichert. Um sicherzustellen, dass die Batteriezellen in diesem Fenster operieren, ist jede unserer Batterien mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet. Dieses überwacht wichtige Parameter wie die Spannung, den Strom und die Temperatur. So kann im unwahrscheinlichen Fall eines Fehlers die Batterie vom BMS deaktiviert werden - noch bevor ein kritischer Zustand erreicht wird.

Neben der Sicherheit ist auch die Lebensdauer unserer Speichersysteme ein wichtiges Anliegen für uns. Für eine dauerhaft gute Leistung der Batteriezelle sollte die Temperatur im Idealfall bei ca. 25°C, mindestens jedoch zwischen +5°C und +30°C liegen. Auch die sogenannte Entladetiefe ist ein kritischer Faktor. Hinter diesem Begriff versteckt sich die minimale und maximale Spannung der Batteriezellen. Durch aufwendige Messreihen haben wir die optimalen Einstellungen gefunden, sodass eine lange Lebensdauer möglich ist. Im täglichen Betrieb stellt das BMS sicher, dass diese Betriebsparameter stets eingehalten werden.

Die oben aufgeführten Anforderungen werden von all unseren Energiespeichern erfüllt. Welcher jedoch der Richtige für Sie ist, hängt von Ihren individuellen Bedürfnissen ab. Für die Berechnung eines geeigneten Energiespeichers, nutzen Sie unser Speicherauslegungstool oder rufen Sie uns gerne an: Tel.: +49 9081 240 86 44.

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