LiFePO4-Akkus richtig laden

Das passende Ladegerät

Wie alle Lithium-Ionen-Akkusysteme müssen LiFePO4 Akkupacks mit einem Balancerladegerät geladen werden, sofern sie kein BMS oder Balancer-Modul verbaut haben. Hierbei ist zu beachten, dass für LiFePO4-Akkus das Balancer-Ladegerät im “LiFe” Modus sein muss. Ist das Ladegerät im “LiPo” oder “LiIon” Modus, nimmt der Akku schaden!

Inbetriebnahme

Akkuzellen werden für die Lagerung teilentladen, und haben unterschiedliche Ladungszustände. Daher müssen bei der ersten Inbetriebnahme eines LiFePO4-Akkupacks die Einzelzellen zunächst vollständig geladen und ausbalanciert werden. Hierzu sollte ein Balancer-Ladegerät oder ein leistungsstarkes Balancer-Modul verwendet werden. Für nachfolgende Ladevorgänge ist normalerweise ein kleines Balancer-Modul ausreichend, um den Spannungsdrift der Zellen auszugleichen.

Vergleich von Lithium-Ionen-Akkus
sonstige Li-Ion LiFePO4
Nennspannung 3,6 – 3,7V 3,2V
Ladeschlusspannung 4,2V 3,6V
Entladeschlusspannung 2,5 – 3,0V 2,0 – 2,5V

Akkupacks laden

Akkupacks werden mit der Gesamtspannung des Akkupacks geladen. Die Balancierung der Zellen übernimmt dabei ein Balancer-Ladegerät oder ein eingebautes BMS oder Balancer-Modul. Das Ladegerät muss auf eine Ladeschlussspannung von maximal 3,6V pro Einzelzelle in Reihe eingestellt werden. Ein 4S-Akku hat also eine Ladeschlusspannung von 4 * 3,6V = 14,4V. Viele Ladegeräte sind höher eingestellt, und können zu verringerter Lebensdauer und beschädigten Akkus führen.

Hinweis: Alle von uns vertriebenen Ladegeräte sind auf die korrekte Ladeschlusspannung eingestellt.

CCCV-Ladekurve

CCCV-Ladekurve

Ladetechnik

Ladegeräte für LiFePO4 Akkus sollten eine CCCV Ladecharakteristik haben. D.h. es wird erst mit konstantem Strom und dann mit konstanter Spannung geladen. Beim Erreichen der Ladeschlussspannung mit konstantem Strom ist ein LiFePO4 Akku meist noch nicht voll, die fehlende Kapazität muss über eine konstante Spannung bei einem fallenden Strom aufgeladen werden.

Ladegeräte für Blei-Akkus dürfen nur verwendet werden, wenn die korrekte Ladeschlussspannung eingestellt ist und kein Anti-Sulfatierungsprogramm verwendet wird. Das CCCV-Verfahren wird bei Blei-Ladegeräten auch IU-Ladung genannt.

BMS und Balancer-Modul

Ein Balancer-Modul wird in Akkupacks verbaut und balanciert beim Laden die Einzelzellen untereinander aus. Ladegerät und Verbraucher werden direkt an die Batteriepole angeschlossen, der Balancer ist parallel zu den Zellen angeschlossen und aktiviert sich ab 3,63V Einzelzellspannung.

Ein Batteriemanagementsytem (BMS) balanciert ebenfalls die Zellen beim Laden, und schützt darüber hinaus vor Überspannung, Unterspannung/Überlast und Kurzschluss. Ladegerät und Verbraucher werden an das BMS angeschlossen, wodurch der maximale Laststrom auf den Maximalstrom des BMS begrenzt ist.

Mit einen Balancer / BMS muss ebenfalls darauf geachtet werden, dass die Ladespannung 3,6V pro Zelle in Reihe nicht überschritten wird. Bei einer höheren Ladespannung wird die Elektronik ständig beansprucht und erhitzt sich beim Laden auf bis zu 80°C, wodurch sich die Lebensdauer deutlich verringert.

Mit defektem Balancer-Modul funktioniert das Akku-Pack zunächst weiter, wird jedoch beim Laden nicht mehr ausbalanciert, so dass der Akku nicht mehr voll geladen werden kann.

Überspannung beim Laden vermeiden

Wird eine LiFePO4 Akkuzelle überladen, also z.B. dauerhaft mit >4V geladen, erwärmt sich die Zelle, wodurch in der Zelle ein Überdruck entsteht. Wird das eingebaute Überdruckventil ausgelöst tritt Elektrolyt aus, was durch den süßlichen Geruch feststellbar ist. Hierdurch wird die Zelle irreparabel beschädigt und muss entsorgt werden.

Sonderfall Starterbatterien

Starterbatterien werden während der Fahrt über die Lichtmaschine geladen. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass die Lichtmaschine nicht mehr als 14,4V (bei 12V Batterien) liefern sollte.

LiFePO4 Starterbatterien werden mit oder ohne Balancer angeboten, z.B. Akkus mit A123-Zellen sind im Normalbetrieb nahezu driftfrei, so dass eine ständige Balancierung nicht notwendig ist. Um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten sollten auch Starterbatterien ohne Balancer einmal pro Saison über ein Balancer-Modul oder Balancerladegerät ausbalanciert werden.

Bei der Lagerung der Starterbatterie z.B. im Winter ist keine Erhaltungsladung notwendig. Bei Bedarf kann der Akku vor der Einlagerung einmal voll geladen werden.

Alternativ kann ein Balancer-Modul ständig angeschlossen bleiben und bei Bedarf auch nachgerüstet werden.