Brandschutz neu gedacht: Wie halbfeste Lithium-Eisenphosphat-Akkus die Sicherheit von Heimspeichern revolutionieren

Steckbare Solaranlage mit Speicher (Plug-&-Play) erobern den Markt mit ihrer einfachen Handhabung: keine komplizierte Installation, keine Netzanschlussgenehmigung, kein Elektriker nötig – einfach einstecken und Strom erzeugen. Diese Technologie senkt die Einstiegshürde für Solarenergie drastisch und macht sie vom Luxusgut zum alltäglichen Begleiter für jede Familie.

Immer mehr europäische Haushalte setzen auf Balkon Solaranlagen mit Speicher – um Stromkosten zu senken, die Eigenversorgung zu erhöhen und sich gegen steigende Strompreise abzusichern. Mit dieser Entwicklung rückt jedoch ein kritischer Aspekt verstärkt in den Fokus von Öffentlichkeit und Behörden: die Sicherheit von Heimspeichern, insbesondere das Brandrisiko.

1. Warum entzünden sich herkömmliche LFP-Akkus überhaupt?

Brände entstehen durch sogenannte thermische Durchgänge, ausgelöst durch externe oder interne Faktoren, die zu einer unkontrollierten Hitzeentwicklung führen. Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) gelten gegenüber NCM-Zellen als deutlich sicherer, da ihr Kathodenmaterial auch bei hohen Temperaturen kaum Sauerstoff freisetzt. Doch die eigentliche Schwachstelle liegt im flüssigen Elektrolyten, insbesondere in den organischen Lösungsmitteln.

Diese lösen sich bei hohen Temperaturen in brennbare Gase wie Methan oder Ethan auf – bei geschlossenen Zellstrukturen kann dies zu einem gefährlichen Druckanstieg, einer Explosion oder sogar einem Brand führen.

Die Hauptursachen für thermische Durchgänge:

• Ungünstige Betriebsbedingungen: Direkte Sonneneinstrahlung, hohe Umgebungstemperaturen oder interne Überlastung (z. B. durch Überladung oder Tiefentladung) führen zu Wärmestau und unkontrolliertem Temperaturanstieg.
• Defekte Separatoren: Mechanische Schäden oder das Durchdringen durch Lithium-Dendriten können Kurzschlüsse verursachen.
• Nebenreaktionen der Anode: Graphit als Anodenmaterial kann mit dem Elektrolyten reagieren, wodurch zusätzlich Wärme und Gase freigesetzt werden.

Ein BMS (Battery Management System) erkennt Überlastungen frühzeitig und schaltet den Betrieb ab – aber: Es kann die chemische Natur des Elektrolyten nicht ändern. In Extremsituationen bleibt das Brandrisiko bestehen.

2. Wie lösen halbfeste Akkus das Sicherheitsproblem?

Die Wurzel des Problems bei flüssigen LFP-Zellen liegt im brennbaren Elektrolyt. Festelektrolyt-Akkus sind zwar nicht entflammbar, leiden jedoch unter schlechter Ionendurchlässigkeit und Kontaktproblemen zwischen Elektrolyt und Elektrode – was Leistung und Lebensdauer begrenzt.

Die Lösung: Halbfeste Akkus kombinieren das Beste aus beiden Welten.

Sie ersetzen einen Teil des flüssigen Elektrolyten durch einen festen oder gelartigen Elektrolyten. Das reduziert die Brennbarkeit erheblich, ohne die Leitfähigkeit zu beeinträchtigen.

Sicherheitsvorteile im Überblick:

1. Geringere Entflammbarkeit des Elektrolyten
   Feststoffe sind temperaturbeständiger und verdampfen nicht so leicht wie Flüssigkeiten. Sie reduzieren den Anteil leicht entflammbarer Lösungsmittel deutlich.
2. Gelstruktur verhindert Verdampfung und Leckagen
   Der Elektrolyt wird in eine gelartige Konsistenz überführt, ist somit weniger flüchtig – selbst bei internen Kurzschlüssen fehlt der „Brennstoff“.
3. Widerstand gegen Lithium-Dendriten
   Die Gelstruktur blockiert das Durchwachsen von Dendriten – eine Hauptursache für Kurzschlüsse in konventionellen Zellen.
4. Stabilere SEI-Schicht (Solid Electrolyte Interphase)
   Die feste Komponente bildet eine stabilere Grenzschicht zur Graphitanode, minimiert Nebenreaktionen und erhöht die Schwellentemperatur für thermische Durchgänge.

3. Sicherheit unter Beweis – Labortests

Durchstichtest (interner Kurzschluss):
Bei einer 3 mm Stahl-Nadel-Einstich zeigte die halbfeste Zelle keine Rauchentwicklung, kein Feuer, keine Explosion.

Hitzebeständigkeitstest:
Im Temperaturofen bei 160 °C blieb die Zelle stabil – keine thermische Reaktion.

Überladungssicherheit:
Selbst bei Überladung auf 25 V (0.5 C Rate) – weit über der Nennspannung – kein Brand, kein Ausgasen.

Externer Kurzschluss:
Mit einem <1 mΩ Leiter durchgeführter Kurzschluss führte zu keiner Hitzeentwicklung oder thermischem Durchgang.

4. Fazit: Halbfeste LFP-Akkus als Gamechanger für den Heimgebrauch

Mit dem Siegeszug der Balkonkraftwerke wächst die Nachfrage nach sicheren und wartungsarmen Stromspeichern. Halbfeste Lithium-Eisenphosphat-Akkus bieten genau das: eine brandgeschützte, stabile und langlebige Lösung für den Heimgebrauch.

Sie reduzieren das Risiko von Feuer und Explosion drastisch – und stellen gleichzeitig sicher, dass Leistung und Lebensdauer nicht beeinträchtigt werden. Der Umstieg auf halbfeste Technologie ist daher nicht nur ein technologisches Upgrade, sondern auch ein Sicherheitsversprechen an Ihr Zuhause.