Im vorigen Artikel haben wir verglichen LiFePO4 mit Blei-Säure-Batterien. Dieser Artikel konzentriert sich jedoch auf zwei beliebte Batterietypen. Die eine ist LiFePO4, die andere ist eine Gel-Batterie. Die Debatte über LiFePO4- und Gel-Batterien wird schon seit Jahren geführt. Zur Erinnerung: Gel-Batterien sind eine Art von Blei-Säure-Batterie.
Zweifelsohne sind beide Batterien auf ihre Weise hervorragend. Aus diesem Grund kann die Auswahl zwischen diesen Lithium- und Gel-Batterien sehr verwirrend sein. In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen diesen Batterietypen aufgezeigt. Wenn Sie sie verstehen, können Sie Rätselraten vermeiden und eine fundierte Kaufentscheidung treffen. Also, fangen wir an!
Unterschied zwischen LiFePO4- und Gel-Batterien
Der wesentliche Unterschied zwischen diesen beiden Batterien liegt in ihrer Chemie. LiFePO4 verwendet Lithiumeisenphosphat als Kathode. Gel-Batterien hingegen verwenden Bleidioxid (PbO₂) als Kathode. Ähnlich wie bei typischen Blei-Säure-Batterien wird bei diesen Gel-Batterien Bleischwamm (Pb) als Anode verwendet. LiFePO4-Batterien verwenden Graphit als Anode. Lassen Sie uns eintauchen und LiFePO4- und Gel-Batterien im Detail besprechen.
1- Kathodische Chemie
Die Kathodenchemie ist einer der Hauptunterschiede zwischen LiFePO4- und Gel-Batterien. LiFePO4-Batterien verwenden Lithiumeisenphosphat als Kathodenmaterial. Gel-Batterien hingegen sind eine Art von Blei-Säure-Batterie. Anstelle von Materialien auf Lithiumbasis wird ihre Kathode aus Bleidioxid (PbO₂) hergestellt.
LiFePO4-Batterien haben eine Anode aus Graphit, während die Anode von Gelbatterien aus Bleischwamm besteht. Beide Batterien unterscheiden sich auch in Bezug auf ihren Elektrolyten. LiFePO4-Batterien verwenden Lithiumsalz als Elektrolyt. Gel-Batterien hingegen verwenden ein Gel auf Siliziumdioxidbasis als Elektrolyt.
Die Kathode von LiFePO4-Batterien ist stabiler und erhöht die Energiedichte dieser Batterien. Daher können LiFePO4-Batterien mehr Energie speichern und abgeben als Gel-Batterien. Gel-Batterien sind bei gleicher Kapazität schwerer und sperriger. Daher werden diese Batterien in größeren Maschinen und Geräten eingesetzt. Sie benötigen mehr Platz für ihre Installation.
2- Energiedichte
Die Energiedichte ist ein wesentlicher Faktor, der beim Kauf von Batterien geprüft werden muss. Sie gibt an, wie viel Energie eine Batterie in einem bestimmten Raum oder Volumen speichern kann. Die LiFePO4-Batterien haben eine bessere Energiedichte (90-160 Wh/kg). Der Grund dafür ist, dass ihre Kathode (Lithiumeisenphosphat) effizienter Energie speichern kann.
Andererseits haben Gelbatterien eine viel geringere Energiedichte (30-50 Wh/kg). Aufgrund dieser geringen Energiedichte sind Gel-Batterien im Vergleich zu LiFePO4-Batterien für die gleiche Energiespeicherung viel sperriger. LiFePO4-Batterien sind kompakter und können bei geringerem Gewicht und geringerer Größe mehr Energie speichern.
3- Zykluslebensdauer und Lebensdauer in Jahren
Die Zyklenlebensdauer gibt an, wie oft eine Batterie geladen und entladen werden kann, bevor ihre Leistung nachlässt. Nach einer bestimmten Zyklusdauer nimmt die Energiespeicherkapazität der Batterie erheblich ab. LiFePO4-Batterien haben eine Lebensdauer von über 3000 Zyklen. Das bedeutet, dass man sie aufladen und dann mehr als 3000 Mal verwenden kann. Ihre Lebensdauer liegt zwischen 10 und 12 Jahren.
Gel-Batterien hingegen bieten in der Regel zwischen 500 und 1.200 Zyklen, abhängig von der Entladetiefe und den Einsatzbedingungen. Ihre Gesamtlebensdauer liegt im Allgemeinen zwischen 4 und 8 Jahren. Diese geringere Zyklenlebensdauer und die kürzere Gesamtlebensdauer machen Gel-Batterien zu einer minderwertigen Option. Dies ist umso wichtiger für den langfristigen Einsatz, bei dem Langlebigkeit eine Priorität ist.
4- Leistung bei Betriebstemperatur
LiFePO4-Batterien bieten eine bessere Leistung unter Hochtemperaturbedingungen. Der Grund dafür ist, dass die Phosphatbindung in ihrem Elektrodenmaterial sehr stabil ist. Wenn sie Hitze ausgesetzt werden, bricht diese Bindung nicht. Diese Batterien werden nicht überhitzt, was zu einer Explosion führen könnte. Gel-Batterien hingegen haben bei höheren Temperaturen mit erheblichen Problemen zu kämpfen.
Bei hohen Temperaturen erhöht sich die chemische Aktivität im Inneren einer Gelbatterie. Dies kann zu einer beschleunigten Korrosion der internen Platten führen. Außerdem kann ihr Elektrolyt auf Gelbasis verdampfen. Diese permanente Verschlechterung verringert die Zyklenfestigkeit und die Gesamtlebensdauer der Batterie drastisch. Daher halte ich LiFePO4-Batterien für eine bessere Option für Hochtemperaturbedingungen.
5- Gewicht und Größe
Die LiFePO4-Batterien sind für ihre Kompaktheit bekannt. Aus diesem Grund werden sie in kleinen Geräten und Gadgets verwendet. Der Grund dafür ist, dass diese Batterien eine höhere Energiedichte haben. Das heißt, sie können mehr Energie pro Kilogramm speichern. Ihre kompakte Größe speichert also die höhere Energie.
Es besteht keine Notwendigkeit, die Größe oder das Gewicht zu erhöhen, um die Energiespeicherung zu verbessern. Auf der anderen Seite haben Gel-Batterien eine geringe Energiedichte. Das bedeutet, dass sie bei gegebenem Volumen (pro kg) weniger Energie speichern können. Folglich müssen die Hersteller ihre Größe erhöhen, um mehr Energie speichern zu können. Aus diesem Grund sind diese Gel-Batterien sperriger und schwerer als ihre Gegenstücke.
6- Umweltfreundlichkeit und Sicherheit
LiFePO4-Batterien gewinnen den Wettbewerb, wenn es um Umweltfreundlichkeit und Sicherheit geht. Wie ich bereits sagte, verfügen diese Batterien über eine Kathode auf Phosphatbasis. Die Eisenphosphatchemie (Bindung) ist also sehr stabil. Diese Bindung bleibt auch bei sehr hohen Temperaturen stabil. Aus diesem Grund sind diese LiFePO4-Batterien sicherer und weniger feuergefährlich.
Außerdem stoßen diese Batterien keine schädlichen Gase aus, was ein großes Plus ist. Auf der anderen Seite enthalten Gelbatterien Blei und Schwefelsäure. Diese beiden Stoffe sind giftig und umweltschädlich, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden. Außerdem können diese Batterien Wasserstoff freisetzen, vor allem wenn sie überladen sind. Dieses Gas ist nicht gut für die Gesundheit. Durch den Bleigehalt sind sie außerdem weit weniger umweltfreundlich als LiFePO4.
7- Spannungsstabilität und Ladegeschwindigkeit
Die Spannung ist ein wesentlicher Aspekt der Batterien. Viele Geräte benötigen eine stabile Spannung für ihren Betrieb. LiFePO4-Batterien bieten eine ausgezeichnete und konstante Spannung während ihrer Verwendung. Angenommen, Sie haben einen LiFePO4-Akku vollständig aufgeladen. Nun beginnen Sie mit der Verwendung dieser Batterie. Bei einer Ladung von 100% und 50% liefert diese Batterie die gleiche Spannung.
Es gibt keine Spannungsabfälle, wenn die Batterie verbraucht wird. Auf der anderen Seite weisen Gel-Batterien beim Entladen einen erheblichen Spannungsabfall auf. Ihre Ausgangsspannung nimmt stetig ab, wenn der Ladezustand abnimmt. Daher sind sie für Geräte, die ohne Spannungsregler eine konstante Spannung benötigen, nicht geeignet.
Wenn es um die Ladegeschwindigkeit geht, gewinnen die LiFePO4-Batterien ganz klar. Gel-Batterien lassen sich bekanntermaßen nur langsam aufladen; eine vollständige Ladung kann oft 8 bis 12 Stunden dauern, ohne dass die Batterie beschädigt wird. Im Vergleich dazu können LiFePO4-Batterien ohne Risiko in 1,5 bis 3 Stunden vollständig aufgeladen werden. Dies ist ein großer Unterschied, der LiFePO4-Batterien ideal für Notfälle macht.
8- Kosten und Anwendungen
Es gibt zwei Arten von Kostenanalysen für den Kauf von Batterien. Diese umfassen:
- Vorabkosten
- Langfristige Kosten
LiFePO4-Batterien haben einen höheren Anschaffungspreis, was ein großer Nachteil ist. Aus diesem Grund halten viele Menschen diese Batterien auf den ersten Blick für weniger geeignet. Langfristig gesehen sind ihre Kosten jedoch niedrig, was ihre anfänglich höheren Kosten ausgleicht. Lassen Sie mich erklären, wie.
LiFePO4-Batterien bieten eine längere Zyklusdauer und eine längere Gesamtlebensdauer. Aus diesem Grund müssen sie nicht regelmäßig ersetzt werden. Wenn Sie einen LiFePO4-Akku kaufen, müssen Sie ihn mindestens 10 Jahre lang nicht wieder kaufen. Außerdem ist ihre regelmäßige Wartung gering, was ihren Unterhalt reduziert. Gel-Batterien haben niedrigere Anschaffungskosten als LiFePO4-Batterien.
Sie haben jedoch eine geringere Zyklenfestigkeit und eine kürzere Lebensdauer (in der Regel 4-8 Jahre) im Vergleich zu LiFePO4. Daher müssen Sie eine Gelbatterie während ihrer Lebensdauer wahrscheinlich mindestens einmal ersetzen. Diese Ersatz- und Wartungskosten machen Gel-Batterien auf lange Sicht teurer. Daher halte ich LiFePO4-Batterien für eine kostengünstigere Option.
Gel-Batterien werden traditionell in Anwendungen eingesetzt, bei denen Auslaufsicherheit erforderlich ist. Diese Batterien haben ein hervorragendes Design, das ein Auslaufen verhindert. Sie finden diese Batterien in Deep-Cycle-Systemen für Wohnmobile und Scootern. LiFePO4-Batterien hingegen eignen sich für den Einsatz in kompakten Gadgets und Geräten.
Darüber hinaus werden sie auch verwendet in Energiespeichersysteme und spezielle Stromsicherungen. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der Anwendungen:
| LiFePO4-Batterien Anwendungen | Gel-Batterien Anwendungen |
| Speicherung von Solarenergie (Haushalte, Unternehmen) | Kleine bis mittlere Solaranlagen |
| Elektrofahrzeuge (Autos, Fahrräder, Motorroller, Busse) | UPS (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) |
| Antriebssysteme für Schiffe und Boote. | Boote und Schiffsbetrieb |
| Notstromversorgung für Haushalte und Unternehmen | Notstromversorgung für Telekommunikation und Büros |
| Fernmeldetürme. | Sicherheitssysteme und Alarme |
| Medizinische Geräte (tragbare Geräte) | Rollstühle und Mobilitätsrollstühle |
Häufig gestellte Fragen
Was ist besser, Gel-Batterien oder LiFePO4?
Meiner Meinung nach ist LiFePO4 aufgrund seiner besseren Lebensdauer und Hochtemperaturleistung überlegen. Außerdem ist ihre Kompaktheit ein weiterer Vorteil, der sie zu einer besseren Option als Gel-Batterien macht.
Wie hoch ist die Lebensdauer eines LiFePO4-Akkus?
LiFePO4-Batterien haben eine Lebensdauer von mehr als 3000 Zyklen. Das bedeutet, dass sie 3000 Mal aufgeladen und verwendet werden können, bevor ihre Kapazität nachlässt. Mit einfachen Worten: Diese Batterien können mindestens 10 Jahre lang halten.
Kann ich Gel-Batterien durch LiFePO4 ersetzen?
Ja, Sie können Gel-Batterien durch LiFePO4-Batterien ersetzen. Sie sollten jedoch die Vor- und Nachteile jedes Typs berücksichtigen. Prüfen Sie außerdem, ob Ihr System mit LiFePO4-Batterien kompatibel ist.
Abschließend: Was sollten Sie wählen, LiFePO4 oder Gel-Batterien?
Im vorigen Artikel verglich ich LiFePO4 mit Lithium-Ionen-Batterien. Meine endgültige Wahl fiel auf LiFePO4-Batterien aufgrund ihrer vielen günstigen Eigenschaften.
Ich bin der festen Überzeugung, dass LiFePO4-Batterien eine bessere Wahl sind als Gel-Batterien. Diese Batterien halten länger, haben eine gute Leistung und bieten eine konstante Spannung während ihrer Nutzung. Außerdem erweisen sich LiFePO4-Batterien bei langfristiger Nutzung als kostengünstig. Gel-Batterien sind nur eine gute Option, wenn Sie ein sehr knappes Budget haben.
Wie ich bereits sagte, haben die LiFePO4-Batterien eine höhere Energiedichte. Daher können die Hersteller ihre Größe kleiner halten und erhalten eine höhere Energiespeicherung. Dies ist ein erheblicher Vorteil, wenn Sie eine Batterie in engen Räumen verwenden möchten. Bevor Sie sich für einen dieser beiden Akkus entscheiden, sollten Sie jedoch Ihren speziellen Anwendungsfall analysieren.