Für den Einsatz einer LiFePO4 Batterie für den Winter sind vor allem die Bedingungen beim Laden entscheidend. LiTime bietet dafür zwei Lösungen: Batterien mit Niedertemperatur-Ladeschutz und Modelle mit integrierter Heizfunktion. Der Niedertemperaturschutz unterbricht das Laden bei zu niedriger Zelltemperatur, während sich eine LiFePO4 Batterie mit Heizfunktion vor dem Laden selbst erwärmen kann.
Im Folgenden zeigen wir, wie beide Funktionen arbeiten, worin sie sich unterscheiden und wann eine Lithium Batterie mit Heizung für den Einsatz im Winter sinnvoll ist.
Inhaltsverzeichnis
Sind LiFePO4-Batterien für niedrige Temperaturen geeignet?
Ja. LiFePO4-Batterien können auch bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Zu beachten ist jedoch, dass für das Laden, Entladen und Lagern unterschiedliche Temperaturbereiche gelten.
Für die hier aufgeführten LiTime LiFePO4-Batterien gelten folgende Betriebstemperaturen:
| Betriebszustand | Temperaturbereich |
|---|---|
| Laden | 0 °C bis 50 °C |
| Entladen | -20 °C bis 60 °C |
| Lagern | -10 °C bis 50 °C |
Beim Entladen sind somit Temperaturen bis -20 °C möglich. Das macht LiFePO4-Batterien unter anderem für Wohnmobile, Boote und netzunabhängige Solarsysteme interessant, die auch in der kalten Jahreszeit genutzt werden.
Beim Laden gelten strengere Temperaturgrenzen. Unterhalb des Gefrierpunkts können die elektrochemischen Prozesse in den Zellen beeinträchtigt werden. Wer eine LiFePO4-Batterie für den Winter sucht, sollte deshalb besonders auf Niedertemperatur-Ladeschutz oder eine integrierte Heizfunktion achten.
Wie wirkt sich Kälte auf LiFePO4-Batterien aus?
Niedrige Temperaturen beeinflussen die Leistungsfähigkeit und vor allem das Ladeverhalten einer LiFePO4-Batterie. Besonders kritisch ist das Laden bei Temperaturen unter 0 °C.
Beim Laden werden Lithium-Ionen normalerweise in die Graphitanode eingelagert. Bei niedrigen Temperaturen läuft dieser Prozess langsamer ab. Ein Teil der Lithium-Ionen kann sich stattdessen auf der Oberfläche der Anode ablagern – ein Vorgang, der als Lithium-Plating bezeichnet wird.
Wird die Batterie bei Frost mit ungeeignetem Ladestrom geladen, können solche Ablagerungen zunehmen. Mögliche Folgen sind Kapazitätsverlust und ein höherer Innenwiderstand.
Deshalb sollte eine LiFePO4-Batterie nur innerhalb des vom Hersteller angegebenen Ladetemperaturbereichs geladen werden. Ein integrierter Niedertemperatur-Ladeschutz verhindert das Laden, wenn die Zelltemperatur zu niedrig ist.
LiTime Niedertemperaturschutz vs. Heizfunktion
Beide Funktionen schützen die Batterie beim Laden in kalter Umgebung, arbeiten jedoch unterschiedlich: Der Niedertemperatur-Ladeschutz sperrt den Ladevorgang bei zu niedriger Temperatur. Eine LiFePO4-Batterie mit Heizfunktion erwärmt die Zellen zunächst und ermöglicht anschließend das Laden.
LiTime Batterien mit Niedertemperaturschutz
Der Niedertemperatur-Ladeschutz ist in das Batterie-Management-System (BMS) integriert. Er ergänzt weitere Schutzfunktionen gegen Übertemperatur, Überladung, Tiefentladung, Überstrom und Kurzschluss.
Sinkt die Zelltemperatur beim Laden unter 0 °C, unterbricht das BMS den Ladevorgang automatisch. Steigt sie wieder auf etwa 5 °C, wird das Laden wieder freigegeben.
Der Niedertemperaturschutz erwärmt die Batterie jedoch nicht. Ist sie zu kalt, muss ihre Temperatur zunächst wieder in den zulässigen Ladebereich steigen.
LiTime LiFePO4-Batterien mit Heizfunktion
Eine LiFePO4-Batterie mit Heizung verfügt zusätzlich über integrierte Heizpads. Sie erwärmen die Zellen automatisch, bevor der eigentliche Ladevorgang beginnt.
Zur LiTime Self-Heating-Serie gehören unter anderem die 12V 100Ah Self-Heating und die 12V 320Ah Mini Self-Heating LiFePO4-Batterien.
Bei den hier beschriebenen Modellen aktiviert das BMS die Heizfunktion, wenn die Batterietemperatur zwischen -20 °C und 5 °C liegt und ein geeignetes Ladegerät angeschlossen ist. Während des Aufheizens wird die Batterie nicht geladen.
Sobald die vorgesehene Temperatur erreicht ist, beendet das BMS den Heizvorgang und gibt den normalen Ladevorgang frei.
Wie funktioniert die Heizfunktion?
Schritt 1: Batterie an das Ladegerät anschließen
Die Batterie wird an ein geeignetes Ladegerät angeschlossen. Ladespannung und Ladestrom müssen den Anforderungen des jeweiligen Batteriemodells entsprechen.
Schritt 2: Batterietemperatur erfassen
Die integrierten Temperatursensoren erfassen die aktuelle Zelltemperatur.
- Zwischen -20 °C und 5 °C aktiviert das BMS die Heizpads. Während dieser Phase wird die Batterie erwärmt, aber nicht geladen.
- Über 5 °C bleibt die Heizfunktion deaktiviert und die Batterie kann normal geladen werden.
Schritt 3: Heizvorgang beenden und Laden starten
Sobald die erforderliche Temperatur erreicht ist, schaltet sich die Heizfunktion ab und der Ladevorgang beginnt.
LiFePO4-Batterie mit Heizung oder Niedertemperaturschutz: Was ist der Unterschied?
Der Niedertemperaturschutz sperrt das Laden, solange die Batterie zu kalt ist. Bei einem Self-Heating-Modell erwärmen integrierte Heizpads die Zellen automatisch und schaffen so die erforderlichen Bedingungen für den anschließenden Ladevorgang.
Eine Batterie mit Niedertemperaturschutz eignet sich, wenn niedrige Temperaturen nur gelegentlich auftreten oder die Batterie vor dem Laden erwärmt werden kann. Eine LiFePO4-Batterie mit Heizfunktion ist besonders praktisch, wenn regelmäßig bei niedrigen Temperaturen geladen werden soll.
| Merkmal | LiTime 12V 100Ah TM | LiTime 12V 230Ah Low-Temp | LiTime 12V 100Ah Self-Heating | LiTime 12V 320Ah Mini Self-Heating |
|---|---|---|---|---|
| Serie | Niedertemperaturschutz | Selbsterwärmung | ||
| Zelltyp | Prismatisch | |||
| Gewicht | 24.25 lbs | 45.25 lbs | 22.71 lbs | 57.3 lbs |
| Nennspannung | 12.8V | |||
| Nennkapazität | 100Ah | 230Ah | 100Ah | 320Ah |
| Energie | 1280Wh | 3840Wh | 1280Wh | 4096Wh |
| Innenwiderstand | ≤40mΩ | |||
| Zyklenlebensdauer | 4000 Zyklen bei 100 % DOD, 6000 Zyklen bei 80 % DOD, 15.000 Zyklen bei 60 % DOD | |||
| BMS | 100A | 200A | 100A | 200A |
| Lademethode | CC/CV | |||
| Ladespannung | 14.4V ± 0.2V | |||
| Empfohlener Ladestrom | 20A (0.2C) | 46A (0.2C) | 20A (0.2C) | 64A (0.2C) |
| Max. kontinuierlicher Ladestrom | 100A | 200A | 100A | 200A |
| Max. kontinuierlicher Entladestrom | 100A | 200A | 100A | 200A |
| Max. Entladestrom für 5 Sekunden | 280A | 600A | / | / |
| Max. Entladestrom für 1 Sekunde | / | / | 500A | 1000A |
| Max. kontinuierliche Ausgangsleistung | 1280W | 3840W | 1280W | 2560W |
Kann ich Batterien mit Niedertemperaturschutz und Heizfunktion in Reihe oder parallel schalten?
Nein. Batterien aus beiden Serien sollten aufgrund ihrer unterschiedlichen BMS-Konfigurationen nicht miteinander in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Für eine Reihen- oder Parallelschaltung sollten die Batterien folgende Voraussetzungen erfüllen:
- Gleiche Kapazität (Ah) und gleiche BMS-Nennstromstärke (A).
- Gleicher Hersteller, da sich die BMS-Konfigurationen unterscheiden können.
- Möglichst ähnliches Kaufdatum, idealerweise innerhalb eines Monats.
LiFePO4-Batterie im Winter richtig laden
Beim Laden einer LiFePO4-Batterie im Winter sind vor allem die Zelltemperatur und der zulässige Ladestrom zu beachten. Die folgenden Punkte helfen dabei, die Batterie auch bei niedrigen Temperaturen sicher zu laden.
Batterietemperatur beachten
Liegt die Batterietemperatur außerhalb des zulässigen Ladebereichs, sollte die Batterie vor dem Laden erwärmt werden. Bei Modellen ohne Heizfunktion kann sie dazu beispielsweise in eine wärmere Umgebung gebracht werden.
Geeigneten Ladestrom verwenden
Bei niedrigen Temperaturen sind die Ladeparameter des jeweiligen Batteriemodells zu beachten. Verwende einen geeigneten LiFePO4-Lader und halte die vom Hersteller angegebenen Werte für Ladespannung und Ladestrom ein.
Vor extremer Kälte schützen
Auch eine LiFePO4-Batterie für niedrige Temperaturen sollte nur innerhalb der vom Hersteller angegebenen Temperaturbereiche betrieben und gelagert werden. Wird das System längere Zeit nicht genutzt, sollte die Batterie möglichst vor extremer Kälte geschützt gelagert werden.
Fazit: Die richtige LiFePO4-Batterie für den Winter wählen
Für den Einsatz einer LiFePO4 Batterie für Winter kommt es vor allem auf die Ladebedingungen an. Während der Niedertemperaturschutz das Laden bei zu niedrigen Temperaturen verhindert, ermöglicht eine LiFePO4 Batterie mit Heizung durch das automatische Erwärmen der Zellen das anschließende Laden. Wer seine Batterie regelmäßig bei Frost laden muss, profitiert daher von einer Lithium Batterie mit Heizung. Bei nur gelegentlichem Einsatz in der Kälte kann eine Batterie mit Niedertemperaturschutz bereits ausreichen. Entscheidend sind die jeweiligen Einsatzbedingungen und die Temperaturvorgaben des Herstellers.
