Lithium Eisenphosphat Akkus

« | 19 Jun 2021 | »

So cool Lithium-Polymer-Akkus und die üblichen 3.7 V Lithium-Cobalt Zellen auch sind, so kennen wir auch man alle die Videos, die aufzeigen, was beim Kurzschluss solcher Akkus passieren kann.

Eine Alternative dazu bieten Lithium-Eisenphosphat Akkus an, deren chemischer Aufbau solche extremen Gefahrensituationen ausschließt bzw. die Gefahren stark reduziert.

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Ich bin eher zufällig über den Begriff LiFePO4 im Zusammenhang mit 18650 Zellen gestoßen. Auf den ersten Blick waren das für mich schlechte Modelle, da sie eine geringere Spannung (nämlich 3.2 V) und reduzierte Kapazitäten im Vergleich zu den Standardakkus hatten, die mit Lithium-Cobalt LiCoO2. Preislich liegen die Eisenzellen auch höher.

Warum sollte man also mehr Geld für weniger Leistung ausgeben?

Nun … Sicherheit ist ein gutes Argument!

Youtube ist voller Videos von Personen, die 18650 Zellen beschädigen und damit ein nicht kontrollierbares Feuerwerk produzieren. Gut, dass sind absichtlich herbeigeführte Probleme, die man im Alltag ausschließen kann. Und ich fahre auch keine Modell-Rennauto mit Vollgas gegen die Wand, was einem der Akku übel nehmen könnte.

Was mir aber schon passieren kann, sind Kurzschlüsse oder Überladungen. Angenommen ich löte mir eine Ladeschaltung für einen Akku zusammen, der am Solarmodul aufgeladen werden soll und gehe dann zur Arbeit.
Nun … da traue ich mir selbst und den Chips nicht hinreichend, dass dann nicht doch was passieren kann und ich am Abend meine Wohnung abgebrannt vorfinde.

LiFePO4 aufladen

Lithium-Eisenphosphat Akkus haben kein “böses” O2 in ihrer Formel und wirken bei Beschädigungen bei weitem nicht so intensiv als Brandbeschleuniger, wie es bei anderen Lithium Zellen der Fall ist.
Das heißt natürlich nicht, dass die Eisenphosphat Akkus ungefährlich sind. Auch sie erreichen bei hohen Strömen hohe Temperaturen, doch sie neigen nicht zum Funkensprühen.

Ich habe mir also ein paar 18650 Akkus dieser ungefährlicheren Abart gekauft.

Das größte Problem mit ihnen ist die Tatsache, dass sie eine andere Ladesteuerung brauchen, als meine bisherigen 18650 Zellen. Meine Ladechips basieren alle auf dem TP4056 Baustein und sind auf das Laden mit einer Spannung von 4.2 Volt ausgelegt, was perfekt zu den üblichen Lithium-Ionen bzw. LiPo Akkus passt.

Lithium-Eisenphosphat Akkus werden aber mit maximal 3.6 Volt geladen und würden mit dem TP4056 kräftig überladen werden.

Die günstigste Lösung, die ich finden konnte, waren TP5000 Chips. Die sind nämlich auf LiFePO4 Akkus voreingestellt und laden mit 3.6 Volt. Man könnte aber auch durch das Verbinden von zwei Pins den Chip für das Laden mit 4.2 Volt umschalten.

Also habe ich mir von den Ladechips auch ein paar Stück mitbestellt. Das Aufladen hat perfekt funktioniert und ich konnte per Messung die richtige Spannung feststellen.

Ein Negativpunkt war die Schaltung der LED, die unverlötet mitgeliefert wurde. Es handelt sich dabei um eine Zwei-Farben LED mit einem Ground-Pin und zwei Stromzuflüssen. Doch mein TP5000 Chip ist genau anders herum gestrickt. Er stellt an einem Pin Strom bereit und lässt diesen an zwei Pins abfließen, je nach Status (“Ladevorgang läuft” oder “Akku voll”).
Lötet man die LED einfach an das Schaltbrett, wird einem nie ein Licht aufgehen.

Ich habe daher zwei kleinere LEDs in der korrekten Schaltrichtung eingesetzt und nun bekomme ich mit ROT für “laden” und GRÜN für “voll” optisch mit, was der Chips gerade tut.

Fazit

Die 3.2 Volt liefernden LiFePO4 Akkus sind aus meiner Sicht gut für ATmega und ATtiny Projekt geeignet. Sie müssten auch für die auf 3.3 Volt ausgelegten ESP8266 und ESP32 MCUs “gerade so” ausreichen, doch das müsste ich mal separat testen.

Ich vertraue diesen Akkus weit mehr und bin bereit sie “alleine” zu Hause arbeiten zu lassen, während ich die regulären LiPo Akkus nur nutze, wenn ich anwesend bin.

Einen schönen Vergleich zwischen den unterschiedlichen Akku-Typen, zeigt das folgende Video auf:

Aktuell habe ich nichts bei mir am Laufen, was zwingend auf Akkus angewiesen ist, doch es ist gut zu wissen, dass ich eine Akku-Technologie zu Hause habe, die bei Kurzschlüssen oder Überladungen nicht gleich Funken sprüht.