Ich wohne in einem 300 jahre alten Fachwerk-Haus, mitten in der Stadt zwischen anderen alten Häusern. Mein Fahrrad steht üblicherweise in einem Raum im Erdgeschoß. Wenn da ein Brand entsteht, dann brennt gleich das ganze Haus. Auf der Straße ist leider kein Platz für mein Rad. E-Bike Akkus brennen wohl sehr selten. Wenn sie aber brennen, dann mit hoher Temperatur und mit immer wieder explosionsartig austretenden Flammen über einen relativ langen Zeitraum, wie in diesem Video zu sehen:
Man kann sich gut vorstellen, was so ein Akku-Brand in einem Wohnhaus auslösen wird. In unserem alten Haus wäre so en Brand jedenfalls ein Katastrophe. Ich brauche einen sicheren Akku!
Unterschiede bei Lithium-Akkus
Mein Ziel ist ein Umrüstkit mit Hinterrad-Nabenmotor in eines meiner Tanaro-Liegeräder einzubauen. Dafür benötige ich einen Akku mit 500 bis 600 Wh. Es gibt ein großes Angebot von Lithium-Ionen Akkus in verschiedenen Bauformen, die man sofort ans Rad montieren kann. Nun haben Lithium Akkus aber unterschiedliche Eigenschaften, je nach chemischer Zusammensetzung. Leider werden oft gar keine Angaben zur Art der eingesetzten Lithium-Zellen gemacht (z.B. Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Oxide – NMC, oder Lithium-Cobalt-Oxid – LCO und weitere).
Bei den üblichen Lithium-Akkus für E-Bikes besteht grundsätzlich die Gefahr des thermischen Durchgehens (Thermal Runaway). Schon ab 70 Grad kommt es zur Selbsterhitzung der Graphit-Anode, der Elektrolyt verdampft und erhöht den Innendruck. Der Separator zwischen Anode und Kathode schmilzt oder reißt (Kurzschluß). Die Temperatur steigt weiter und setzt Sauerstoff aus der Zelle frei, der wiederum den Brand unterstützt. Wenn das bei einer der vielen Akku-Zellen passiert, erhitzen sich nacheinander die anderen, die ebenfalls thermisch durchgehen. Quelle: all-electronics.
LiFePO4 Akkus gehen nicht thermisch durch
Der Hauptgrund: Sie setzen bei Erhitzung keinen Sauerstoff frei. Dafür muss man zwei Nachteile in Kauf nehmen:
- ein höheres Gewicht
- und ein größeres Volumen
bei gleicher Kapazität zu anderen Lithium-Akkus. Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind gut 1,5 mal so schwer und groß wie andere Lithium-Akkus. Deshalb werden die in E-Bikes praktisch nicht mehr verbaut.
Dabei haben LiFePo4-Akkus Neben dem fehlenden “thermischen Durchgehen” sogar weitere Vorteile:
- sie erlauben deutlich mehr Ladezyklen (1000 bis 1500) als andere Lithium-Akkus (500 bis 700)
- sie enthalten kaum umweltschädliches Material, und sind gut zu recyceln.
Quelle Jubatec mit weiteren Infos zu LiFePo4-Akkus.
Bei E-Autos sind LiFePo4-Akkus wieder im Kommen
31% der aktuellen E-Autos haben LiFePo4-Akkus, Tendenz steigend. Die Vorteile überwiegen das höhere Gewicht. Und auch die Solar-Speicher-Akkus in den vielen Häusern sind meist die sichereren LiFePo4-Akkus. Dort spielt Größe und Gewicht ja keine Rolle.
Generelle Infos zu Lithium-Akkus liefert Wikipedia. Die unterschiedlichen Lithium-Ionen Akkus beschreibt das Batterieforum gut.
Ich entscheide mich also auch für einen LiFePo4-Akku am Liegerad
Das erweist sich aber als äußerst schwierig. Fahrrad-Akku-Angebote enthalten praktisch keine LiFePo4-Zellen. Nur ganz selten findet man einen LiFePo4 Akku eingebaut als Rahmenakku oder Trinkflaschenakku. Und wenn, dann mit höchstens 10 Ah bei 36 Volt. Das sind dann nur 360 Wh Akku-Kapazität. Davon könnte man ja zwei nehmen. Das sind dann aber auch zweimal mindestens 3,5 kg, also 7 kg die man auf Reisen mitnehmen muss.
Mit mehr Kapazität gibt es nur LiFePo4-Akkupacks, die man in einer Tasche verstauen soll, um sie ein wenig zu schützen. Die werden oft als “Vielfahrer- oder Pendler-Akkus” angeboten. Da zielt man wohl auf die lange Lebensdauer, durch die hohe Zahl von Ladezyklen. Zwei Beispiele:
36 V LiFePo4 Akku mit 13 Ah ( 470 Wh) wiegen als Akkupack 4,2 kg.
36 V LiFePo4 Akku mit 16 AH (595 Wh) wiegen als Akkupack 5,3 kg.
Eigentlich suche ich einen LiFePo4-Akku fertig eingebaut in ein Fahrrad-Akku-Gehäuse, den man zum Laden einfach entnehmen kann. Noch bin ich da leider nicht fündig geworden.
