Lithiumbatterien werden je nach Material hauptsächlich in Lithium-Eisenphosphat-Batterien und Mangan-Systeme (mit Kobalt, Lithium, ternären Verbindungen und anderen Materialien) unterteilt. Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Nennspannung 3,2–3,3 V; Ternäre Lithiumbatterie: 3,6–3,7 V
1. Leistung bei niedrigen Temperaturen
“Die ”relative Kapazität bei 25 °C“ bezeichnet das Verhältnis der Entladekapazität unter verschiedenen Temperaturbedingungen zur Entladekapazität bei 25 °C. Dieser Wert spiegelt die Abnahme der Batterielebensdauer unter verschiedenen Temperaturbedingungen präzise wider; je näher er an 100% liegt, desto besser ist die Batterieleistung. Bei einer Referenzraumtemperatur von 25 °C besteht nahezu kein Unterschied in der Entladekapazität zwischen den beiden Batterietypen, die bei 55 °C bzw. 25 °C geladen wurden. Bei -20 °C hingegen bietet die ternäre Lithiumbatterie deutliche Vorteile gegenüber der Lithium-Eisenphosphat-Batterie. Kunden in verschiedenen Regionen sollten dies bei der Auswahl von Lithiummaterialien berücksichtigen.
2. Linearer Ausfluss
Die Entladelinearität beschreibt den Zusammenhang zwischen Restladung und Spannung. Aufgrund der Materialeigenschaften von Lithium-Eisen-Batterien weist die Entladung Bereiche mit hoher, niedriger und einem Plateau-Spannungsbereich auf. In diesen Bereichen fällt die Spannung sehr schnell ab, im Plateau-Spannungsbereich hingegen sehr langsam. Vorteilhaft ist der gleichmäßige Spannungsverlauf im Hauptentladeintervall. Nachteilig ist jedoch, dass die verbleibende Ladung anhand der Spannungsanzeige nur schwer einzuschätzen ist, was dazu führen kann, dass man das Fahrzeug überlastet.
3. Energiedichte
Die derzeit inländischen Elektrofahrzeuge nutzen hauptsächlich Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Die Energiedichte einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie beträgt laut der Firma Lithium Iron Phosphate Power Battery Co., Ltd. 120 Wh/kg für einzelne Lithium-Eisenphosphat-Batterien und 80 Wh/kg für kombinierte Batterien. Daher forschen und entwickeln Unternehmen aktiv an Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit höherer Energiedichte. Ternäre Batterien weisen eine hohe Energiedichte auf. Die Energiedichte ternärer Lithium-Batterien beträgt 180 Wh/kg bzw. 110 Wh/kg für kombinierte Batterien, was einen deutlichen Marktvorteil darstellt. Ternäre Lithium-Batterien sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien hinsichtlich der Energiedichte überlegen.
4. Sicherheit
Lithium-Eisenphosphat-Akkus bieten hinsichtlich der Sicherheit Vorteile gegenüber ternären Akkus. Der Grund dafür ist, dass sich der Nickel-Kobalt-Aluminium-Akku 18650 in seinem hitzebeständigen Material bei Temperaturen über 180 °C selbst erhitzt, was im Brandfall schwer zu kontrollieren ist. Lithium-Eisenphosphat-Akkus hingegen geben erst bei 250 °C Wärme ab.
5. Zyklusleben
Die Lebensdauer von Lithium-Eisenphosphat-Zellen beträgt mehr als 2000 Zyklen, die von ternären Lithiumzellen etwa 1000 Zyklen. Aufgrund der komplexen Betriebsbedingungen verringert sich die Lebensdauer jedoch.
Generell ist die theoretische Energiedichte von Lithium-Eisenphosphat-Batterien begrenzt, das Verbesserungspotenzial gering. Lithium-Eisenphosphat-Batterien weisen eine bessere Hochtemperaturbeständigkeit auf als Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei niedrigen Temperaturen. Dadurch sind sie sicherer und haben eine längere Lebensdauer. Da beide Batterietypen ihre jeweiligen Vor- und Nachteile haben, unterscheiden sich auch ihre Anwendungsbereiche. Hersteller von Antriebsbatterien sollten der Batteriesicherheit besondere Aufmerksamkeit widmen, die Produktionsüberwachung verstärken und die Qualität strengstens sicherstellen, um die Sicherheit von Elektrofahrzeugen sowie die Sicherheit von Fahrgästen und Mitarbeitern zu gewährleisten.