Rennno5 Kein Problem und gern Bescheid geben, wenn was unklar ist. Ich versuchs mal die Grundlagen auszuführen:
Ich bin selbst kein Zellchemiker, jedoch im Maschinenbau/Engineering tätig und beschäftige mich seit ner Weile damit.
Es gibt verschiedene Zellchemien, also die Komponenten, die ein elektrochemisches Spannungspotential aufbauen, über welche man dann Energie speichern und wieder abrufen kann.
Man hat dazu eine Kathode (Pluspol) und eine Anode (Minuspol), auf der Kathode befindet sich ein Material, dass elektronenarm ist und die Anode hat dann in der Regel besonders viele Elektronen, daher auch die negative Ladung.
EIn Elektron ist negativ geladen, wenn ich besonders viele davon zusammensammle, erzeuge ich eine Spannung, zwischen der Plus- und Minusseite, vergleichbar mit einem Eimer Wasser, welcher ein Ventil am Boden hat - je höher der Füllstand, desto größer die Spannung und damit Kraft.
Die Metalle, wie Lithium, Nickel, Mangan, Cobalt (NMC) oder auch Lithium Eisen-Phosphat (LFP) befinden sich auf der Kathodenseite (+), da Metalle Elektronen abgeben können. Auf der Anodenseite (-) wäre Kohlenstoff/Graphit oder eine Mischung mit Silizium.
Beim Vorgang Laden und Entladen, wird das Potential quasi immer von rechts (bspw. +) nach links (bspw. -) geschoben und umgekehrt, wie in einer Schleuse. Dadurch bewegen sich die Lithium-Ionen (Ion = ein Molekül oder Atom, das entw. Elektronen abgeben oder aufnehmen will) immer zu der Seite, wo mehr Elektronen vorhanden sind, wie von einem Magneten angezogen, könnt man sagen.
Lade ich den Akku, fließen die Lithium-Ionen auf die Anodenseite (wo der Kohlenstoff ist), entlade ich den Akku, wird wieder für Ausgleich gesorgt und die Lithium-Ionen bewegen sich wieder zurück auf die Kathodenseite. Das haben alle Batterien im Grunde gemeinsam, auch wenn sich die chemischen Bestandteile unterscheiden - Lithium bietet nur mit das "beste"/höchste elektrochemische Spannungspotential.
Zusammen mit Nickel, Cobalt und Mangan ist das Potential höher (mehr speicherbare Energie), mit Eisenphosphat niedriger (weniger Energie).
Daher haben Autos mit NMC Akku bei gleicher Akkugröße eine höhere Reichweite und mit LFP eine etwas geringere.
Am Beispiel R5 E-Tech festgemacht, der NMC Akku hat mit vier Modulen 52kWh, wäre er mit LFP umgesetzt, wäre die Kapazität bei ca. 38-40kWh. Die 52kWh Batterie wiegt aktuell 280kg, bei LFP wären es ca. 80kg mehr, für die gleiche Kapazität.
Um ein weiteres Gedankenbild zu schaffen, Batterien verhalten sich auch wie Luftballons, je öfter und stärker ich sie aufblase, desto schneller altern sie und werden schlaff und gehen u.U. auch kaputt. Bei Batterien spricht man da von der Zeit (kalendarische Alterung) und vom Laden (zyklische Alterung).
Läd man den Akku im Alltag nur auf 70-80% (gilt auch für Mobilgeräte!), wird er deutlich langsamer altern und länger seine maximale Kapazität halten. Wenn ich aber mal die 100% brauche, ist das auch nicht schlimm, sofern ich das hohe Spannungspotential (= Energie) zügig herunterfahre, in dem ich bspw. Reise. Im Alltag reichen mir aber auch gut 200km Reichweite, anstelle der 400km des R5 - am aller besten ist es, wenn man den Akku um die 50% herum pendelt, also man fährt/verbraucht 10% und läd wieder 10%, die Balance um die Mitte ist am verträglichsten.
Das trifft im Grunde auch für NMC und LFP jeweils zu, wobei LFP zyklenfester ist, als NMC - was natürlich ein Vorteil für die Lebensdauer ist, wobei das auch bei NMC ein Autoleben lang halten kann - aber LFP kann auch günstiger sein, ist aber schwerer und hat aber eher ein Thema mit kalten Temperaturen.
Beide Zelltypen haben ihre Vor- und Nachteile - meine persönliche Meinung ist, dass der Weg hin zu energiedichteren Zellen gehen wird, da diese Gewicht einsparen, bei gleicher Kapazität und damit Ressourcen sparen und den Fahrspaß wieder zurückbringen (weniger Fahrzeugmasse = besseres Kurvenverhalten).
Halten wir kurzgefasst fest:
- Die Zellchemie entscheidet über die speicherbare Energiemenge
- Sie etnscheidet auch über die Langlebigkeit
- Und beeinflusst die Kosten
- Renault entwickelt die Zellen weiter (bis hin zu Festkörperzellen/Solid-State-Battery, in ca. 4-5 Jahren)
- Auch die Ausnutzung des Batteriekastens wird verbessert, sodass mehr Zellen platz finden (Cell-to-Pack)
- Dadurch kann mit LFP mehr Energie gespeichert werden, die den "kleinen Akku" (300km > 400km)
- Es steigert auch die Reichweite für den großen Akku (400km > 500km)
- Geplant ist das für 2026 und folgend
Quellen:
https://insideevs.com/news/731210/lfp-battery-health-degrades-full-charge-study-finds/