Die inneren Werte von Batteriespeichern: Worauf Kunden achten sollten

pv magazine: Mit dem Bedarf an Batteriespeichersystemen ist auch die Vielfalt des Angebots gewachsen. Was sind die wichtigsten Unterschiede, die Käufer beachten sollten?

AD Huang (Foto):  Beim Kauf eines Batteriespeichersystems sollten Käufer natürlich generelle Faktoren – wie die Erfolgsbilanz des Herstellers sowie die Leistung, Garantie, Sicherheit und Kompatibilität des Systems berücksichtigen. Auf dem Papier sehen viele Lösungen ähnlich aus, sodass auch die Erfahrung des Herstellers im spezifischen Anwendungsfall des Käufers den Unterschied zwischen einem erfolgreichen Projekt und einer mehrwöchigen Fehlerbehebung ausmachen kann. Meiner Meinung nach ist es aber auch wichtig, die Batteriezelle selbst als Kernkomponente des Systems zu betrachten. Die Herausforderung dabei ist, dass die Käufer bei vielen Marken nicht einmal den Einblick haben, welche Batteriezellen das Speichersystem verwendet. Ich würde empfehlen, diese Information immer zu erfragen – denn die Batteriezellen sind nicht nur der Schlüssel zur Leistung, sondern auch ein wichtiges Merkmal für die Systemsicherheit.

In Deutschland hatten wir ja mittlerweile mehrere Zwischenfälle mit Photovoltaik-Heimspeichern, davon waren auch verschiedene Hersteller involviert. Soweit ich weiß, hat das nie BYD-Batterien betroffen – was ist der Grund?

Das stimmt – auch bei über 400.000 installierten Battery-Box-Systemen wurde kein einziger Sicherheitsvorfall gemeldet. Ein entscheidender Vorteil unserer Batteriesysteme ist, dass alle Komponenten im eigenen Haus produziert werden. Das ermöglicht eine vollständige Qualitätskontrolle über Material, Produktion und Montage.

Aber reicht allein das aus?

Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist die einzigartige chemische Konfiguration. Die positive Elektrode verwendet Lithium-Eisenphosphat (LFP), während die negative Elektrode Graphit verwendet, mit speziellen Additiven bei den Elektrolyten, um sicherzustellen, dass die Batterien in Bezug auf Lebensdauer und Sicherheit höchste Anforderungen erfüllen. Zu den Additiven bei den Elektrolyten gehören verschiedene chemische Verbindungen und Carbonate. Unterschiedliche Leistungsanforderungen an die Batterie können durch unterschiedliche Anteile der oben genannten Additive erreicht werden. Beispielsweise kann so die Qualität der Filmbildung verbessert werden, um die Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase (SEI – solid electrolyte interphase) zu optimieren und die Zykluslebensdauer der Batterie zu verbessern.

Wie genau trägt diese chemische Konfiguration zur Sicherheit der Batterie bei?

Die Struktur von Lithium-Eisenphosphat  ist äußerst stabil, und die Einlagerung  von Lithium-Ionen hat wenig Einfluss darauf. Lithium-Eisenphosphat hat auch eine gute thermische Stabilität und setzt bei hohen Temperaturen keinen Sauerstoff frei. Dies macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für Energiespeicherprodukte, da es im Vergleich zu anderen Materialien wie ternären Materialien und Lithium-Kobaltoxid-Materialien eine überlegene Sicherheit bietet.

Das Eisen-Lithium-System, das in BYDs Graphit verwendet wird, hat beispielsweise einen geringen Expansionsgrad, und es werden Elektrolyten mit mittlerer bis hoher Temperatur und einer hohen Zersetzungstemperatur verwendet, wodurch er besser für Einsatzbereiche geeignet ist, in denen auch hohe Temperaturen zu erwarten sind. Darüber hinaus hat Lithium-Eisenphosphat eine hohe thermische Stabilität und eine stabile Struktur, was es zu einer zuverlässigen und sicheren Wahl für Energiespeichersysteme macht.

Gibt es neben den chemischen Komponenten weitere Materialien, die die Batteriesicherheit unterstützen?

Ja, natürlich. Das Gehäuse ist zum Beispiel auch sehr wichtig. Ein korrekt angebrachtes hochwertiges Aluminiumgehäuse bietet beispielsweise eine starke Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Stabilität und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Darüber hinaus bietet es eine gute Duktilität, eine hohe Wärmeableitung und ist leicht, was es zu einem idealen Material für den Einsatz in Batteriesystemen macht. Die nicht-magnetischen Eigenschaften von Aluminium reduziert auch die Polarisierung der Batterie. Außerdem ist es recycelbar, umweltfreundlich und hat stabile chemische Eigenschaften. Das Verständnis des Zellformats und des Gehäusetyps kann daher entscheidend sein, um die Sicherheit und Langlebigkeit des Systems zu gewährleisten.

Spielt auch der Design- und Produktionsprozess eine wichtige Rolle?

Der Batterieproduktionsprozess ist in der Tat ein entscheidender Faktor, um die Sicherheit und Qualität des Endprodukts zu gewährleisten. Der Batterieproduktionsprozess der meisten Marktführer ist hochgradig automatisiert, umfasst aber auch wichtige Schritte, die genau überwacht werden müssen, um hohe Qualitätsstandards zu gewährleisten. Ein besonders kritischster Schritt im Prozess ist beispielsweise die Beschichtungsqualität der Frontpartie. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Pole eben und glatt sind, ohne Mängel wie Materialabfall, Materialmängel, Kratzer oder Risse. Die Polklemmen müssen außerdem eine absolut glatte Oberfläche haben, die keine Falten aufweist. Außerdem müssen die Länge der Polklemmen und die FTT-Schweißposition sorgfältig kontrolliert werden, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen. Auch der anschließende Formationsprozess und die formschlüssige Fixierung sind wichtige Schritte im Produktionsprozess.

Welche Faktoren sind dabei besonders wichtig sind?

Um ein qualitativ hochwertiges Produkt zu gewährleisten, werden alle Rohstoffe in einem genau für die Produktion abgestimmten Verhältnis konfiguriert. Schlüsselaspekte, die während des Produktionsprozesses zu beachten sind, umfassen Prozesskontrolle, Temperaturkontrolle und andere Bedingungen, die genau überwacht werden müssen. Beispielsweise ist in der ersten Produktionsphase die Kontrolle der Polschuhparameter kritisch, während im mittleren Abschnitt die Sicherstellung der Gleichmäßigkeit der Tabs, der Polkerndicke und der Schweißparameter wichtig ist. Auch in späteren Produktionsschritten müssen Rückhaltemenge, Flüssigkeitseinspritzmenge, chemische Zusammensetzung und Arbeitsschritte sorgfältig kontrolliert werden.

Auf welche Weise beeinflussen die Materialien und Produktionsprozesse die Lebensdauer der Batterie?

Neben der Technologie und Chemie, die in den Zellen verwendet wird, ist der wichtigste Unterschied besteht darin, wie die Zellen entworfen und hergestellt werden. Konsistenz und Einheitlichkeit im Produktionsprozess, die richtige Materialauswahl, die wissenschaftliche Proportionskonfiguration und die strenge Qualitätskontrolle während des gesamten Produktionsprozesses sind alles entscheidende Faktoren, um die lange Lebensdauer einer Batterie zu gewährleisten.

BYD hat früh in die Weiterentwicklung von Lithium-Eisenphosphat investiert – sowohl für Energiespeichersysteme als auch für den Automobilsektor, auch als die Mehrheit der Autohersteller auf alternative Technologien setzte. Was ist der Grund?

Die Entscheidung von BYD, in die Weiterentwicklung der Lithium-Eisenphosphat–Technologie für die Energiespeicher- und Automobilbranche zu investieren, lag nicht nur an der Sicherheit von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, sondern auch daran, dass es sich um eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Lösung handelt. Ihre Produktion verbraucht weniger natürliche Ressourcen und kommt ohne Kobalt aus, das oft mit unethischen und umweltschädlichen Abbaupraktiken in Verbindung gebracht wird. Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind nicht nur nachhaltiger, sondern haben auch Vorteile wie schnelleres Aufladen und längere Lebensdauer.