Nachdem einige Automobilhersteller bereits auf LFP-Batterie setzen, spielt auch Audi mit dem Gedanken die Alternative in sein Portfolio aufzunehmen. (Bild: AUDI AG)
Die Automobilindustrie hat in den letzten Jahrzehnten bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung unterschiedlicher Batteriearten gemacht, um den steigenden Bedarf an elektrischen Antrieben zu decken. Durch kontinuierliche Innovation und Investitionen tragen die verschiedenen Batterien entscheidend zur Elektrifizierung des Transportsektors und zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei. Von den traditionellen Blei-Säure-Batterien bis hin zu modernen Lithium-Ionen- und Feststoffbatterien hat die Branche eine Vielzahl von Technologien erforscht und entwickelt. Dabei standen verschiedene Faktoren im Fokus, darunter Leistung, Energiedichte, Langlebigkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit. In erster Linie sorgen dennoch Materialknappheit und Preisschwankungen für die Notwendigkeit einer breiten Palette verschiedener Akku-Varianten.
Aktuelle Forschungen konzentrieren sich zunehmend auf die Entwicklung von Feststoffbatterien, die eine noch höhere Energiedichte, verbesserte Sicherheit und eine längere Lebensdauer versprechen. Unter anderem konnte beispielsweise die Einführung von Lithium-Ionen-Batterien insbesondere die Reichweite und Leistung von Elektrofahrzeugen erheblich verbessern. Eine Technologie, die in diesem Zusammenhang besonders hervorsticht, ist die Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LiFePO4 oder LFP). Sie gilt als eine der vielversprechendsten Optionen für die Zukunft der Automobilindustrie. Doch was macht sie so besonders?
Was sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien?
Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) gehören zur Familie der Lithium-Ionen-Batterien, setzen aber auf Eisenphosphat als Kathodenmaterial. Diese Wahl des Materials bietet eine Reihe von Vorteilen, die sie besonders attraktiv für den Einsatz in Elektrofahrzeugen machen. Seit ihrer ersten Entwicklung in den späten 1990er Jahren haben LFP-Batterien stetig an Bedeutung gewonnen, vor allem aufgrund ihrer Sicherheit, Langlebigkeit und Kosteneffizienz. Zu Beginn ihrer Erforschung litt die LFP-Batterie unter geringer elektrischer Leitfähigkeit für Ionen und Elektronen, was die Leistungsdichte der Akkus hemmten. Durch den Einsatz von Nanoteilchen und eine Kohlenstoffbeschichtung konnte die Leitfähigkeit schließlich optimiert werden.
LiFePO4-Batterien bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie zu einer attraktiven Option für die Elektromobilität machen. Ein Hauptvorteil liegt in ihrer Sicherheit: Diese Art von Batterien ist weniger anfällig für Überhitzung und thermische Ausfälle im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Zellen, was das Risiko von Bränden oder Explosionen deutlich verringert. Zudem zeichnen sie sich durch eine lange Lebensdauer aus und können eine höhere Anzahl von Lade- und Entladezyklen durchlaufen, bevor sie an Leistung verlieren. Darüber hinaus sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien umweltfreundlicher, da sie keine giftigen Schwermetalle enthalten und so auch leichter recycelt werden können. Obwohl LiFePO4-Batterien einige herausragende Vorteile bieten, bringen sie dennoch eine Herausforderung mit sich: Die etwas geringere Energiedichte dieser Batterieart kann zu einer geringeren Reichweite führen.
Welche Autohersteller und -Zulieferer setzen auf LFP-Batterien?
Nichtsdestotrotz erkennen verschiedene Akteure das Potenzial der Lithium-Eisenphosphat-Batterie. „Noch vor einigen Jahren hat man über die LFP-Technologie nicht weiter nachgedacht, weil sie geringere Leistungsdichten aufweist als der Lithium-Ionen-Akku. Heute steht der Batterietyp wieder weiter oben auf der Agenda, damit vor allem der Einstieg in die E-Mobilität im Volumensegment zu erschwinglichen Preisen gelingen kann", sagte Audi-Entwicklungschef Oliver Hoffmann auf dem Mobility Circle 2023 in München. Laut dem Vorstandsmitglied seien LFP-Akkus durch den Verzicht auf teure Rohstoffe wesentlich günstiger und somit besonders als Antriebsart für kleinere Fahrzeugmodelle attraktiv.
Automobilzulieferer BorgWarner unterzeichnete erst kürzlich ein internationales, strategisches Abkommen über LFP-Batteriesysteme mit FinDreams Battery, einer BYD-Tochter. Im Rahmen dieses Abkommens wird BorgWarner der einzige nicht mit FinDreams Battery verbundene, lokale nicht-OEM-Batteriehersteller sein, der LFP-Batteriesysteme mit Zellen des Batterieherstellers für Nutzfahrzeuge anbieten darf.
Die Laufzeit der Vereinbarung beträgt acht Jahre und umfasst Europa, Nord- und Südamerika sowie ausgewählte Regionen im asiatisch-pazifischen Raum. „Die Lithium-Eisenphosphat-Batteriechemie ist eine spannende Technologie, die aufgrund ihrer konkurrenzfähigen Kosten weltweit immer wichtiger wird. Wir haben eine steigende Nachfrage unserer Kunden nach Batterien mit LFP-Zellen festgestellt“, kommentiert Frédéric Lissalde, President und CEO von BorgWarner den strategischen Schritt.
Ford investiert in US-Batteriewerk für LFP-Batterien
Einer der frühen Verfechter der LFP-Technologie in der Automobilindustrie ist Tesla. Bereits 2021 begann der Automobilhersteller damit seine Fahrzeugmodelle mit preiswerten Lithium-Eisenphosphat-Batterie von CATL auszustatten. Durch diese Maßnahme gelang es dem OEM die Kosten für seine Model 3-Einheiten deutlich zu drosseln. Der US-Autohersteller setzt inzwischen in großem Stil Lithium-Eisenphosphat-Akkus in seiner Produktion ein. Fast die Hälfte der im ersten Quartal 2023 produzierten Tesla-Fahrzeuge sei mit LFP-Batterien ausgestattet, die kein Nickel oder Kobalt enthielten, teilte das Unternehmen in seinem Quartalsbericht mit.
Auch Ford setzt auf die Langlebigkeit der LiFePO4-Batterien und fertigt die Energiespeicher langfristig in einem neuen Batteriewerk in Marshall im US-Bundesstaat Michigan. Insgesamt investiert der OEM hierfür rund 3,5 Milliarden US-Dollar in den Bau des BlueOval Battery Park. Beginnend mit dem vollelektrischen Mustang Mach-E möchte Ford Kunden noch in diesem Jahr Modelle mit LFP-Batterien anbieten. Im kommenden Jahr soll die Batterietechnik auch für den F-150 Lightning verfügbar sein.
Der hohen Nachfrage folgt auch Batteriehersteller wie CATL. Im August 2023 präsentierte der chinesische Konzern die weltweit erste 4C-Superschnelllade-LFP-Batterie Shenxing. Diese soll laut Hersteller bereits nach zehn Minuten Ladezeit eine Reichweite von 400 Kilometer ermöglichen und mit einer Vollladung bis zu 700 Kilometer überwinden können.
