Plug-and-Play-Solaranlagen erobern den Markt mit ihrer einfachen Handhabung. Ihr einfacher Aufbau und die intuitive Nutzungsweise macht sie zu einer günstigeren und besseren Alternative im Vergleich zu herkömmlichen Solaranlagen. Diese Technologie ermöglicht jedem Haushalt den Zugang, der früher durch komplexe Prozesse und immensen Geldaufwand verwehrt wurde, zu erneuerbare, günstigere und grüne Energie.

Durch die große Verbreitung dieser Technologie in Europa, die durch die massive Kostensenkung und Effizienzsteigerung herbeigeführt worden ist, wird nun eine neue Frage in das Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt: Die Sicherheitsfrage, insbesondere der Brandschutz ist für viele ein großes Bedenken, besonders bei den Speichern ist oftmals die Brandgefahr am imminentesten. Hier kommen die halbfesten Lithium-Akkus ins Spiel.

Um zu klären, wie ein Problem gelöst werden sollte, stellt sich erstmals die Frage:

Warum entzünden sich herkömmliche LFP-Akkus überhaupt?

Ein Akku hat im Normalfall vier Komponenten: Kathoden, Anoden Separatoren und ein stromleitendes Material, die Elektrolyten. Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) gelten gegenüber NCM-Zellen als deutlich sicherer, da ihre Kathoden auch bei hohen Temperaturen kaum Sauerstoff freisetzen. Daher ist es auch deutlich sicherer LFP-Akkus für Solarspeicher zu nutzen als die veralteten NCM-Akkus. Jedoch haben auch sie eine schwerwiegende Schwachstelle: die flüssigen Elektrolyten. Beim starken Aufwärmen erzeugen diese leicht brennbaren Gase wie Methan oder Ethan und können bei Sauerstoffkontakt leicht zu Bränden führen. Außerdem erhöht sich der Druck innerhalb des Akkus, der bei schwerwiegenden Fällen Explosionen verursachen kann.

Für solche Reaktionen bei Elektrolyten wären die Folgenden die Hauptursachen:

Ungünstige Umgebungen- und Betriebsbedingungen: Direkte Sonneneinstrahlung, hohe Umgebungstemperaturen oder interne Überlastung können zu Wärmestau und unkontrolliertem Temperaturanstieg führen.
Defekte Separatoren als Grund für Kurzschlüsse: Mechanische Schäden oder bei gravierenden Fällen das Zerfallen von den Separatoren kann zu Kurzschlüssen führen und gilt somit als Hauptverursacher für Brände
Nebenreaktionen der Anode: Bei hohen Temperaturen ist es möglich, dass Graphit als Anodenmaterial mit dem Elektrolyten reagiert, wodurch zusätzlich Wärme und Gase freigesetzt werden.)

Moderne Akkus sind zwar mit einem BMS (Battery Management System), das den Nutzer frühzeitig warnt, falls ein Brand imminent ist, jedoch kann es das Geschehen der Brände nicht verhindern. Halbfeste Akkus sind hier die Lösung.

Wie lösen halbfeste Akkus das Sicherheitsproblem?

Wie vorher erläutert sind die Wurzel des Problems bei LFP-Zellen ihre flüssigen Elektrolyten. Festelektrolyt-Akkus sind zwar nicht leicht entflammbar, leiden jedoch unter schlechter Ionendurchlässigkeit und Kontaktproblemen zwischen Elektrolyten 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. Im Vergleich zu beiden verbinden halbfeste Elektrolyten die Brandbeständigkeit der festen Elektrolyten und die Effizienz von den flüssigen. Im Genaueren wäre Folgende Vorteile von halbfesten Elektrolyten.

Geringere Entflammbarkeit der Elektrolyten
Feststoffe sind temperaturbeständiger und verdampfen nicht so leicht wie Flüssigkeiten. Bei Nutzung neben Separatoren reduzieren sie den Anteil leicht entflammbarer Lösungsmittel deutlich.
Gelstruktur verhindert Verdampfung und Auslaufen
Der Zusatz fester Elektrolyte führt dazu, dass der Elektrolyt eine gelartige Struktur annimmt, die nicht zu verdampfen ist. Selbst bei einem internen Kurzschluss bestehen daher nicht die Bedingungen, um einen Brandherd zu bilden.
Widerstand gegen Lithium-Dendriten
Das Wachstum von Lithium-Dendriten, die die Membran durchdringen, ist die Hauptursache für Kurzschlüsse und Brände in klassischen Lithium Akkus. Die gelartige Struktur halbfester Akkus kann das Durchdringen von Lithium-Dendriten behindern und das Risiko von Membranlöchern reduzieren. Gelstruktur blockiert das Durchwachsen von Dendriten – eine Hauptursache für Kurzschlüsse in konventionellen Zellen.
Bildung einer stabilere SEI-Schicht (Solid Electrolyte Interphase)
Die feste Komponente bildet eine stabilere Grenzschicht zur Graphitanode, minimiert Nebenreaktionen und erhöht die Schwellentemperatur für thermische Durchgänge. Die festen Komponenten und die SEI-Schicht bewirken eine erhöhte Stabilität und Hitzeresistenz.

Die alles auch mithilfe von Labortest bewiesen, die im folgenden beschrieben werden

Interner Kurzschluss-Präventiontest:
Bei einem 3 mm Stahl-Nadel-Einstich zeigte die halbfeste Zelle keine Rauchentwicklung, kein Feuer, keine Explosion.

Hitzebeständigkeitstest:
Auch bei 160 °C innerhalb eines Ofens blieb die Zelle stabil – es gab keine thermische Reaktion.

Überladungssicherheitversuch:
Selbst bei Überladung auf 25 V (0.5 C Rate) – weit über der Nennspannung – wurden keine austretende Gase gemessen.

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

Aus all dem folgt, dass halbfeste Lithium-Akkus die Zukunft für herkömmlichen Solaranlagen sind

Mit dem Einzug der Plug-and-Play Solaranlagen 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 Sicherheitsversprechen an Ihr Zuhause, sie ist ein Schritt in eine technologisch fortgeschrittenere Zukunft.