Lithium-Eisenphosphat IBUvolt® LFP400
Batteriematerial für Lithium-Eisenphosphat-Kathoden
IBUvolt® LFP400 (LiFePO4) ist ein hochreines Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien, das speziell für den industriellen Einsatz entwickelt wurde. Seit Januar 2014 produzieren wir IBUvolt® LFP400 kontinuierlich in gleichbleibender Qualität und verfügen damit über langjährige Erfahrung in der Herstellung von LFP-Kathodenmaterial.
Ursprünglich wurde IBUvolt® LFP400 für den Einsatz in NMC-Mischungen (Nickel-Mangan-Cobalt) entwickelt. Die daraus resultierende Partikelform und Partikelgrößenverteilung ist besonders interessant für neuartige Beschichtungsverfahren und innovative Elektrodenkonzepte.
Im Vergleich zu kleinpartikulärem LFP (IBUvolt® LFP402) zeigt IBUvolt® LFP400 eine sehr gute Fließfähigkeit als Pulver und eine reduzierte Staubbildung. Dies erleichtert das Handling in der Produktion, unterstützt stabile Prozessbedingungen und trägt zu einer sauberen, effizienten Elektrodenfertigung bei.
- Gut zu verarbeiten im Dry Coating und in wässriger Lösung
- Hohe Zyklenstabilität für eine lange Lebensdauer
- Vorteilhaftes Verhalten bei tiefen Temperaturen
Eigenschaften des Kathodenmaterials auf einen Blick
IBUvolt® LFP400 ist ein gröberes LFP-Kathodenmaterial mit einer mittleren Partikelgröße (d50) von ca. 11 µm. Mit diesem Lithium-Eisenphosphat-Material beschichtete Elektroden erreichen eine sehr gute spezifische Leistung, eine solide volumetrische Energiedichte und eine exzellente Zyklenlebensdauer über viele Lade- und Entladezyklen hinweg.
IBUvolt® LFP400 wurde erfolgreich für den Einsatz in stationären Energiespeichern getestet und hat sich sowohl in wässrigen als auch in trockenen Beschichtungsverfahren bewährt. Dadurch eignet sich das Material besonders für industrielle Anwendungen, bei denen Prozesssicherheit, Effizienz und Langlebigkeit der Batteriezellen im Vordergrund stehen.
In enger Zusammenarbeit mit Kunden und Industriepartnern untersucht unsere Anwendungstechnik (Link) kontinuierlich neue Einsatzfelder für dieses LFP-Kathodenmaterial. Dabei werden gezielt Anwendungen adressiert, in denen die elektrochemischen Eigenschaften von IBUvolt® LFP400 den größten technologischen und wirtschaftlichen Mehrwert bieten.
| Parameter | IBU Volt® LFP400 |
|---|---|
| PSD [µm] (d10/d50/d90) | 3 / 11 / 24 |
| Powder Density [g/cm³] (3T pressure) | > 1.9 |
| Energy Density [Wh/l] (Cathode, 97% avtive material, 0.1C) | > 900 |
| Cycle life (2C/2C, 10-90% SOC, 25 °C) | > 10.000 |
Elektrochemie – Kapazität und Zyklenstabilität
IBUvolt® LFP400 überzeugt durch eine dauerhaft stabile Kapazität über mehrere tausend Ladezyklen und bietet damit eine im Marktvergleich außergewöhnlich lange Lebensdauer. Bei ähnlichen Anschaffungskosten können so die spezifischen Kosten pro Ladezyklus oder pro gefahrenem Kilometer deutlich gesenkt werden – in der Praxis ist eine Reduktion der Betriebskosten um bis zu 50 % möglich.
In umfangreichen Tests wurde IBUvolt® LFP400 erfolgreich über mehr als 10.000 Lade- und Entladezyklen geprüft. Die Versuche erfolgten im zylindrischen Zellformat mit einer nominellen Kapazität von bis zu 50 Ah und einer Entladerate von 2C. Diese Ergebnisse unterstreichen die Eignung von IBUvolt® LFP400 für anspruchsvolle Anwendungen in langlebigen Lithium-Eisenphosphat-Batteriesystemen, etwa in stationären Speichern und der Elektromobilität.
![Das Diagramm zeigt die Kapazitätserhaltung [%] im Vergleich zu den Ladezyklen [-]. Der pinke Graph fällt mit zunehmenden Zyklen, was den Kapazitätsverlust der Batterie über mehr als 10.000 Ladezyklen darstellt.](/fileadmin/_processed_/a/2/csm_IBUvolt_LFP_400_Cycle_Stability_fe2d2fef82.png)
Anwendungen für unser LFP Kathodenmaterial
IBUvolt® LFP400 mit einer mittleren Partikelgröße von 11 µm ist besonders interessant für Anwendungen, in denen klassische LFP-Kathodenmaterialien an ihre Grenzen stoßen – etwa beim Betrieb von Lithium-Eisenphosphat-Batterien bei niedrigen Temperaturen.
Bei Umgebungstemperaturen deutlich unterhalb des Gefrierpunkts liefern Batterien in der Regel weniger Strom als bei Raumtemperatur, da Diffusionsprozesse verlangsamt werden und die Beweglichkeit der Lithium-Ionen abnimmt. Die poröse Struktur von IBUvolt® LFP400 unterstützt jedoch einen schnelleren Ionentransport innerhalb der Partikelporen. Dadurch steht auch bei -20 °C ausreichend Strom mit einer durchschnittlichen Zellspannung von etwa 2,8 V zur Verfügung.
Diese herausragenden Tieftemperatureigenschaften von IBUvolt® LFP400 wurden in Tests mit zylindrischen Lithium-Ionen-Zellen im 4690-Format bei niedrigen Temperaturen erfolgreich nachgewiesen. Damit eignet sich dieses LFP-Kathodenmaterial ideal für Anwendungen in kalten Umgebungen, wie beispielsweise in Elektromobilität, Nutzfahrzeugen oder stationären Energiespeichern in klimatisch anspruchsvollen Regionen.
LFP Tests in 4690-Batteriezellen
Die 4690-Batteriezelle, auch als 46xx-Zelle bezeichnet, ist ein zylindrischer Lithium-Ionen-Akku, dessen Bezeichnung sich direkt aus den Abmessungen ableitet: Sie besitzt einen Durchmesser von 46 mm und eine Höhe von 90 mm. Diese Zellgröße gehört zu einer neuen Generation von Hochleistungsbatterien, die speziell für Anwendungen in der Elektromobilität entwickelt wurden.
Im Vergleich zu früheren zylindrischen Zellformaten ermöglicht die 4690-Zelle eine höhere Energiedichte, eine effizientere Produktion und damit eine optimierte Nutzung des Bauraums in Batteriepaketen. Gemeinsam mit unseren Industriepartnern haben wir erfolgreich Zellprototypen in diesem Format entwickelt, um das Potenzial von 4690-Lithium-Ionen-Zellen für den Einsatz in Elektrofahrzeugen und anderen anspruchsvollen Anwendungen zu demonstrieren.
| Cell & Cathode Information | |
|---|---|
| Cathode | Lithium Iron Phosphate (LFP400) |
| Anode | Synthetic Graphite |
| CAM content | 92% |
| CAM loading | 3 mAh/cm2 |
| Density | 1.7 g/cm3 |
| Electrode thickness | 269 μm |
| Electrical Cell Caracteristics | ||
|---|---|---|
| Nominal capacity at 0.2 C, 25 °C | Ah | 13.6 |
| Nominal operating voltage | V | 3.2 |
| Charging voltage | V | 3.5 |
| Recommended cut-off discharge voltage | V | 2.5 |
| Energy | Wh | 43.5 |
| AC impedance (1k Hz) | mΩ | < 1.95 |
| DC resistance (2 s pulse at 4 C 50% SOC) | mΩ | < 4.6 |
| Specific energy | Wh/kg | 127 |
| Energy density | Wh/l | 291 |
| Specific power (5C, 50% SOC) | W/kg | 609 |
| Power density (5C, 50% SOC) | W/l | 1380 |
| Mechanical Caracteristics | IBU Volt® LFP400 |
|---|---|
| Diameter | 46 mm |
| Length | 90 mm |
| Weight | Empty: 77 g / Filled: 340 g |
| Volume | 0,15 l |
| Discharge Current | |
|---|---|
| Recommended at 25 °C | 13.6 A (1 C) |
| Maximum continous at 25 °C | 68 A (5 C) |
| Recommended at -20 °C | 2.8 A (0.2 C) |
| Maximum continous at -20 °C | 13.6 A (1 C) |
In unseren 4690-Zellprototypen konnten wir die aus unserem elektrochemischen Labor bekannten Ergebnisse im industriell relevanten Zellformat erfolgreich bestätigen. Die Zellen lassen sich bei hohen Strömen zuverlässig entladen und zeigen dabei ein stabiles Leistungsprofil.
In einem verkürzten, aber praxisnahen Testprogramm konnten wir zudem die ausgezeichnete Zyklenstabilität von IBUvolt® LFP400 erneut nachweisen. Damit unterstreichen die Ergebnisse die Eignung unseres LFP-Kathodenmaterials für leistungsstarke, langlebige Lithium-Ionen-Batterien im industriellen Einsatz, insbesondere in der Elektromobilität und in stationären Energiespeichern.
Ratenfähigkeit in Vollzellen EAS
