Einen LiFePO4-Akku selber bauen

In meiner Solaranlage hatte ich ganz lange Zeit einen Bleiakku verbaut. Der hat auch soweit ganz okay funktioniert, ich hatte aber keine Ahnung, wie voll dieser wirklich geladen war, er hat (wie bei Akkus dieser Bauart üblich) mit der Zeit an Flüssigkeit und Kapazität verloren und hat irgendwann auch einfach nicht mehr gut Ladung gehalten und sich unglaublich schnell selbstentladen. Außerdem war der Spannungsabfall unter Last grauenvoll und hat dazu geführt, dass mein DC-DC-Wandler-Ladegerät beim Laden meines Laptops (mit 65W) aufgrund zu niedriger Spannung abgeschaltet hat.

Beweggründe

Ich wollte mal wieder etwas basteln und hatte Lust auf Lithium. Außerdem habe ich von den schicken neuen LiFePO4-Zellen gehört und wollte da etwas ausprobieren. 

Vorteile von LiFePO4 (Lithium-Eisen-Phosphat)

• Kaum Selbstentladung
• Unglaublich hohe Zyklenfestigkeit (ca. 3.000)
• Lange Lebensdauer (nach 10 Jahren noch 80% Kapazität)
• Winziger Innenwiderstand --> Winziger Peukert-Faktor und hohe Zyklen-Effizienz
• Hohe Energie-Massen-Dichte (insbesondere im Vergleich zu Blei)
• Physikalisch beständig (kann im Gegensatz zu Li-Ion nicht explodieren oder von selbst Feuer fangen)

Woher kommen die Zellen?

Die Zellen werden Grundsätzlich alle in China produziert und müssen irgendwie importiert werden. Es gibt einige Anbieter*innen in China selbst, die die Zellen zu günstigsten Preisen anbieten, jedoch meist Ausschussware verkaufen und umetikettieren. 

Eine Geschichte des Wartens

Ich habe meine Zellen bei einem Anbieter in UK bestellt. Dieser hatte dann erst Lieferverzögerungen, und dann, nachdem die Zellen bei ihnen im Lager angekommen waren, Probleme diese nach Deutschland bzw. insbesondere auch in die EU zu liefern, weil LiFePO4-Zellen als solche nicht von allen Postdienstleister*innen transportiert werden. Nach langem hin und her (zwei Monaten Schriftverkehr) und auch ein paar Nachrichten mit dem Chef des Ladens, sind die Zellen angekommen, alle eingedellt, weil sie nicht richtig verpackt worden waren. 
Ergebnis der Geschichte: bis auf die Einfuhrabgaben habe ich alles Geld zurückbekommen und der Händler liefert diese großen Zellen nicht mehr außerhalb der UK.

Ein zweiter Versuch

Für einen zweiten, noch nicht fertig gebauten, Akku habe ich die Zellen bei einem* Händler*in in den Niederlanden bestellt, nkon.nl. Dieser hat es geschafft, die Zellen innerhalb von 3 Tagen zu liefern, alle gut verpackt, ohne Beschädigung - und seit dem 01.01.2023 lassen diese sich nach Deutschland auch mit 0% MwSt. bestellen. 

Komponenten des Akkus

• LiFePO4-Zellen
• BMS
• Sicherung
• Gehäuse

Aufbau des Akkus

Die LiFePO4-Zellen werden mit Busbars in Reihe geschaltet und dann über das BMS mit den Polen verbunden. Zum überwachen der Spannungen werden außerdem von jeder einzelnen Zelle Kabel zu dem BMS verlegt und verbunden und die Zellen irgendwie verschraubt, damit sie beim Transport nicht einfach lose herumfliegen. Optional kann man noch Heizpads einbauen, damit die Akkus auch bei Minusgraden geladen werden können, da diese sonst beschädigt werden können.

Was macht ein BMS?

Ein Battery Management System kontrolliert ständig die Zellspannungen, Strom und Temperatur der Zellen und bricht den Lade- bzw. Entladevorgang ab, sobald Spannungen oder Temperaturen außerhalb des eingestellten Bereichs gemessen werden. 

Das Ergebnis

Für knapp 300€ habe ich einen 2,5kWh-Akku gebaut (aber nur wegen der beschädigten Zellen, sonst wären es 800-900€ gewesen), der seit dem gut an meiner Solaranlage funktioniert und auch schon den Strom die Beschallung und das Licht für eine Große Demo bereitgestellt hat. Ich bin unglaublich zufrieden mit dem Projekt und erfreue mich immer wieder damit angefangen zu haben. Inzwischen sind die Zellen sogar regulär günstiger zu haben, weil die MwSt. auf diese seit 01.01.2023 in Deutschland wegfällt.