Batterietechnologie: Was ist der Unterschied zwischen Gel, AGM und Lithium?

Bei all den unterschiedlichen Bezeichnungen für die autarke Stromversorgung kann man leicht den Überblick verlieren. Vielleicht stellst du dir selbst die Frage, was der Unterschied zwischen einer AGM- und einer Gel-Batterie ist oder welche Vorteile eine LiFePo4-Technologie gegenüber einer Gel-Technologie bietet. Die Auswahl an Versorgungsbatterien ist groß und vielfältig.
Für welche Batterietechnologie du dich entscheiden solltest, ist von deiner geplanten Anwendung abhängig. Wir betrachten hier die gängigen Batterietechnologien der Verbraucherbatterien von der AGM-Batterietechnologie über die Gel-Technologie bis hin zu den leistungsstarken LiFePo4-Batterien und zeigen die Vor- aber auch die Nachteile der einzelnen Batterietechnologien

Die AGM-, Gel- oder LiFePo4-Batterietechnologie für die Versorgungsbatterie

Unabhängig von der Batterietechnologie dienen Versorgungsbatterien der Energiespeicherung, um elektrische Geräte ohne Landstrom oder eine andere Energiequelle wie Solaranlagen betreiben zu können.

Anforderung an Versorgungsbatterien

Im Gegensatz zu Solarmodulen, Benzingeneratoren oder Windkraftanlagen sind Versorgungsbatterien bei autarken Stromversorgungen meist nicht direkt zu sehen. Sie arbeiten leise und fast unsichtbar im Hintergrund und können elektrische Energie speichern. Eine Versorgungsbatterie sollte sicher, zuverlässig, effizient, langlebig und wartungsfrei sein.
Für viele Einsatzbereiche, zum Beispiel im Kraftfahrzeug, ist es wichtig, dass die Batterie extrem schnell geladen und für eine kurze Zeit einen hohen Strom abgeben werden kann. Während des Startvorgangs des Motors wird ein kleiner Teil der gespeicherten Energie aus der Starterbatterie entnommen. Unmittelbar nachdem der Motor gestartet ist, wird die Starterbatterie über die Lichtmaschine des Fahrzeuges wieder aufgeladen. Bei den meisten autarken Anwendungen wird die Batterie jedoch über mehrere Stunden, zum Beispiel über Solarmodule, geladen und die Stromentnahme erfolgt ebenfalls über einen langen Zeitraum.

Unterschied Versorgungsbatterie vs. Solarbatterie

Gelegentlich wird der Begriff Solarbatterie verwendet. Die Bezeichnung Solarbatterie beschreibt keine spezielle Technologie, sondern eine Gruppe von Versorgungsbatterien. Die Batterietechnologie, die hinter dem Begriff Solarbatterie steckt, ist entweder die AGM-Technologie, Gel-Technologie oder LiFePo4-Technologie.

Mangels guter Alternativen wurden früher auch einfache und kostengünstige Blei-Säure-Batterien, die so genannten Nassbatterien als Solarbatterien beziehungsweise Versorgungsbatterien verwendet. Heutzutage findet diese Technologie als Versorgungsbatterie jedoch immer weniger Anwendung.

Nassbatterien — die einfache Blei-Säure-Batterie als Versorgungsbatterie

Der Aufbau einer Nassbatterie ist vergleichbar mit dem einer Starterbatterie. Im Inneren der Batterie befinden sich mehrere Platten aus Blei, zwischen denen ein Elektrolyt, die Säure, eingeschlossen ist. Bei Versorgungsbatterien sind die Platten dicker als die der Starterbatterien. Durch die dickeren Platten wird die Entladedauer optimiert. Die maximal nutzbare Kapazität bei Nassbatterien beträgt zirka 50 % der angegebenen Kapazität.

Nachteile von Nassbatterien

Nassbatterien sind wartungsarm, müssen dennoch in regelmäßigen Abständen gewartet werden. Beim Einbau muss beachtet werden das Nassbatterien weder rüttelfest noch gasungsfrei oder auslaufsicher sind. Zudem können Nassbatterien nicht in Schräglage eingebaut werden und besitzen kein eigenes Batterie-Management-System (BMS).

Vorteile von Nassbatterien

Nassbatterien überzeugen durch die geringen Anschaffungskosten. Zudem können sie meist auch als Starterbatterien eingesetzt werden.

Die Nachfolger von Nassbatterien als Verbraucherbatterien sind ventilgesteuerte Bleibatterien mit der VRLA-Technologie. Während des Betriebs wird kein gefährliches Gas freigesetzt, da die Batterien geschlossen sind. Die VRLA-Ventiltechnologie wird in AGM- und Gel-Batterien eingesetzt.

Die AGM-Batterietechnologie — die Versorgungsbatterietechnologie für leistungsstarke Verbraucher

Das aus Nassbatterien bekannte Elektrolyt ist bei AGM-Batterien in einer Glasfasermatte gebunden. Durch die „Absorbant Glass Mat” (AGM), die zwischen den Platten liegt, verändern sich die Eigenschaften der Versorgungsbatterie.

Nachteile von AGM-Batterien als Versorgungsbatterien

AGM-Batterien sind sicherer als Nassbatterien, besitzen jedoch im Gegensatz zu LiFePo4-Batterien kein eigenes Batteriemanagementsystem. Zudem sind sie für die Energieabgabe über einen längeren Zeitraum nur bedingt zu empfehlen und erreichen weniger Ladezyklen als LiFePo4-Batterien. Das bedeutet, dass sie bei längerer Nutzung über viele Jahre ausgewechselt werden müssen.

Vorteile von AGM-Batterien als Versorgungsbatterien

AGM-Batterien sind auslaufsicher, gasungsfrei und rüttelfest. Zudem können sie durch das gebundene Elektrolyt in Schräglage betrieben werden. AGM-Batterien sind auf Grund der guten Hochstromeigenschaft bestens für den Betrieb von stromintensiven Verbrauchern geeignet. Sie können sowohl in Reihe als auch Parallel geschalten werden und bieten eine hohe Zyklenfestigkeit bei anfänglich sehr gutem Investitions-Leistungs-Verhältnis. AGM-Batterien eignen sich zum Betrieb von leistungsstarken Wechselrichtern, Warmwasserboilern, Induktionskochfeldern oder weiteren leistungsstarken elektronischen Geräten.
Die maximal nutzbare Kapazität von AGM-Batterien liegt je nach Ausführung im Bereich zwischen 50 % bis 60 % der angegebenen Nennkapazität. Die ECTIVE AGM-Versorgungsbatterien werden in unterschiedlichen Serien, Bauformen, Spannungen sowie Kapazitäten von 38 Ah bis 490 Ah angeboten.

In Bezug auf das Aufladen über einen langen Zeitraum sowie auf eine geringere, aber kontinuierliche Leistungsentnahme bieten Gel-Batterien gegenüber der beschriebenen AGM-Batterietechnologie einige Vorteile.

Die Gel-Batterietechnologie — die solide und zuverlässige Batterietechnologie für die Versorgungsbatterie

In Gel-Batterien ist das Elektrolyt zwischen den Platten im Inneren der Batterie gelartig verdickt. Dies wird durch die Zugabe von Kieselerde erreicht.

Nachteile von Gel-Batterien als Verbraucherbatterien

Wie auch AGM-Batterien besitzen Gel-Batterien kein eigenes BMS. Gel-Batterien sollten nicht in Verbindung mit leistungsstarken Verbrauchern wie großen Wechselrichtern betrieben werden, da dies die Lebensdauer der Versorgerbatterie negativ beeinflusst.

Vorteile von Gel-Batterien als Verbraucherbatterien

Gel-Batterien sind auslaufsicher, unempfindlich gegenüber Erschütterungen und können lageunabhängig eingebaut werden. Sie eignen sich bestens für die Versorgung kleiner elektronsicher Verbraucher wie kleiner Wechselrichter, Überwachungskameras, USB-Steckdosen oder ähnlichem. Durch die hohe Zyklenzahl besitzen sie eine höhere Lebensdauer als vergleichbare AGM-Batterien und können tiefer entladen werden. Aus der ECTIVE DC SC Gel Serie mit erhöhter Zyklenfestigkeit und extrem guten Tiefenentladeeigenschaften kann beispielsweise bis zu 70 % der angegebenen Nennkapazität entnommen werden.

Batterien mit der Gel-Technologie zeichnen sich durch eine geringe Selbstentladung aus, weswegen sie ideal für den saisonalen Einsatz in autarken Hütten, TinyHouses, Campinganhängern oder Wohnmobilen geeignet sind. Zudem können Gel-Batterien auch bei hohen Temperaturen in warmen Regionen genutzt werden.

Du schwankst nun bei deiner Entscheidung zwischen einer AGM-Versorgungsbatterie und einer GEL-Versorgungsbatterie oder möchtest die Vorteile von beiden Batterien wissen? Wir machen den direkten Vergleich und stellen die Versorgungsbatterien einander gegenüber.

Der direkte Vergleich: was ist besser- Gel oder AGM?

Sowohl Gel- als auch AGM-Batterien haben ihre Vor- und Nachteile. Bei den Investitionskosten sind diese auf den ersten Blick vergleichbar. Bei genauerer Betrachtung kann auf Grund der höheren Zyklenzahl und der verbesserten Tiefenentladeeigenschaften mit einer Gel-Batterie im Laufe ihres Lebens mehr Energie gespeichert und anschließend entnommen werden. Wichtig ist, dass die aus einer Gel-Batterie entnommene Leistung moderat ist, jedoch über eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
In puncto „maximale Ströme” und „maximale Leistungen” hat die AGM-Technologie die Nase vorne. Solltest du also planen, über eine gewisse Zeit leistungsstarke Elektrogeräte wie eine Kaffeemaschine, eine Waschmaschine oder sogar eine Klimaanlage zu betreiben, ist im direkten Vergleich die AGM-Technologie zu bevorzugen. Für den Betrieb großer Verbraucher muss die Batterie über eine entsprechend hohe Speicherkapazität sowie Stromabgabefähigkeit verfügen.
Die Größe der Batteriekapazität und Batteriespannung ist abhängig von der Maximalleistung des 230 V Wechselrichters. Informationen hierzu findest du in der Anleitung des Wechselrichters. Vor allem bei Campingfahrzeugen mit einer begrenzten Zuladung darf das Eigengewicht der Batterien nicht vernachlässigt werden.

Sowohl AGM- als auch GEL-Batterien haben einen Nachteil: nicht die gesamte Nennkapazität kann aus der Batterie entnommen werden. Vergleichbare Batterien der LiFePo4-Technologien sind leichter, können zu annähernd 100 % entladen werden und kombinieren die restlichen Vorteile von AGM- und Gel-Batterien.

Die LiFePo4-Technologie unterscheidet sich grundlegend von der Nass-, AGM- oder Gel-Technologie.

Die Lithium-Batterietechnologie — die fortschrittliche LFP-Batterie für alle Anwendungen

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren beziehungsweise -Batterien werden auch als LiFePo4-Batterien oder LFP-Batterien bezeichnet. Gemeint ist bei allen Bezeichnungen dieselbe Batterietechnologie. LiFePo4-Batterien sind eine spezielle Art von Lithiumbatterien. Auch wenn es von außen nicht zu erkennen ist, besitzen diese Batterien im Inneren des Gehäuses einen absolut anderen Aufbau als Blei-Säure-Batterien. LiFePo4-Batterien bestehen aus mehreren einzelnen Batteriezellen, die in einem Gehäuse zu einer Batterie mit 6 V, 12 V oder 24 V Nennspannung zusammengesetzt werden.

Die Sicherheit von LiFePo4-Batterien und die Abgrenzung zu anderen Lithiumbatterien

Die Lithium-Batterietechnologie beschreibt eine große Gruppe von Batterien auf Lithiumbasis mit unterschiedlicher Zellchemie. Akkus aus Smartphones oder Notebooks besitzen eine andere chemische Zusammensetzung und sind nicht mit den hier verwendeten Lithium-Eisen-Phosphat-Batteriezellen zu vergleichen.
Durch die Zellchemie der einzelnen Zellen sind LiFePo4-Batterien, im Gegensatz zu einigen anderen Lithiumbatterien, extrem sicher, da LiFePo4-Batteriezellen weder brennen noch explodieren können. Ein „Durchgehen” mit anschließendem Brand, wie dies bei anderen chemischen Zusammensetzungen der Fall sein kann, ist bei LiFePo4-Batterien nicht möglich. Die Anwendung in Innenräumen ist problemlos möglich, da LiFePo4-Batterien gasungsfrei sind. Zudem können sie lageunabhängig verbaut werden.
Überwacht werden alle LFP-Batterien von ECTIVE, einem speziellen Batterie Management System, kurz BMS, wodurch die ECTIVE LFP-Versorgungsbatterien noch langlebiger und sicherer sind.

Anwendungsbereiche und schnelle Lademöglichkeit von LiFePo4-Batterien

Versorgungsbatterien der LiFePo4-Technologie eignen sich gleichermaßen für viele Anwendungsgebiete: ganz egal, ob für das TinyHouse, die mobile 230 V Stromversorgung, das Wohnmobil, die unterbrechungsfreie Stromversversorgung (USV), die Inselanlage, den Solarspeicher, die Stromversorgung auf dem Boot oder als Antriebsakku für E-Mobility. Durch die hohen Ladeströme können LiFePo4-Batterien in kurzer Zeit geladen werden und sind schnell wieder einsatzbereit. Besonders schnell geht dies mit der neuen Multiload Pro Serie mit bis zu 150 A. ECTIVE LiFePo4-Batterien können bei einer Temperatur von bis zu 0°C geladen werden. Für den Einsatz in kälteren Bereichen bis -30 °C empfiehlt sich die ECTIVE LC-Serie mit Low-Temperature (LT) Funktion.

Die LiFePo4-Technologie eignet sich sowohl für den Betrieb von leistungsstarken Wechselrichtern als auch von kleinen elektronischen Geräten über einen langen Zeitraum.
Anwender mit vielen Ladezyklen, wie zum Beispiel Off-Grid Solaranlagen, schätzen die geringen Leistungsverluste pro Lade-Entlade-Zyklus sowie die extrem hohe Zyklenfestigkeit von LiFePo4-Batterien. Die geringe Selbstentladung sowie die geringen Leistungsverluste pro Ladezyklus sind neben dem Off-Grid Einsatzgebiet auch für dauerhaft betriebene unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) sowie Notstromversorgungen von großem Vorteil. Alle ECTIVE LiFePo4-Batterien können bei einer Umgebungstemperatur von bis zu 60 °C eingesetzt werden. Obwohl im Gehäuse ein intelligentes BMS integriert ist, sind LiFePo4-Versorgungsbatterien kleiner und leichter als vergleichbare AGM- oder Gel-Batterien. Auf Grund der geringen Abmaße und des geringen Gewichtes sind LFP-Batterien ideal als mobile Stromversorgung oder Notstromversorgung geeignet. Mobile 230 V Stromversorgungen mit leistungsstarken und leichten LiFePo4-Batterien sind die ECTIVE BlackBoxen oder die leistungsstärkeren ECTIVE AkkuBoxen.

Die Lebensdauer von LiFePo4-Batterien und anscheinend hohe Investitionskosten

ECTIVE LPF-Batterien besitzen eine extrem hohe Zyklenfestigkeit von mindestens 4 000 Zyklen bei 80 % DoD. Dies macht LiFePo4-Batterien besonders langlebig. Trotz zunächst höherer Investitionskosten sind die gesamten Betriebskosten meist geringer als bei AGM- oder Gel-Batterien. Zudem sind die Leistungsverluste pro Ladezyklus bei LiFePo4-Batterien geringer.

Das Batterie-Management-System: BMS bei LiFePo4

Das integrierte BMS überwacht neben dem Aufladen und dem Entladen weitere Sicherheitsfunktionen der Versorgungsbatterie. Bei ECTIVE Batterien der BT-Serie und LT-Serie können alle Informationen des BMS via Bluetooth Funktion ganz einfach per kostenloser ECTIVE LFP App überwacht werden. Auch wenn die Batterie über keine Bluetooth Schnittstelle verfügt, überwacht das BMS permanent den Betrieb. Sollte ein Fehler auftreten, wird automatisch die Sicherheitsfunktion aktiviert und das BMS sperrt die Batterie.

Sicherheitsfunktionen und Funktionen des BMS

Für noch mehr Sicherheit besitzt jede ECTIVE LFP-Batterie ein BMS mit mehreren Sicherheitsfunktionen:

„Sind Lithium-Batterien nicht viel zu teuer?”

Auf den ersten Blick stechen sicher die Investitionskosten von LFP-Batterien ins Auge. Für eine sehr seltene Verwendung über einen begrenzten Zeitraum kann die Investition in eine GEL- oder AGM-Batterie wirtschaftlicher sein. Je länger der Nutzungszeitraum und je mehr Ladezyklen, desto eher lohnt sich die Investition in eine LFP-Batterie. Dies hat zur Folge, dass bei entsprechend vielen Zyklen die Gesamtkosten bei einer LFP-Batterie geringer sind als bei einer Gel- oder AGM-Batterie.

Nachteile von Gel- und AGM-Batterien gegenüber aktuellen LiFePo4-Batterien

Neben den Kosten pro möglichen Zyklus haben Gel- und AGM-Batterien weitere Nachteile gegenüber LiFePo4-Batterien, die vor einer Investition berücksichtigt werden sollten:
Die Ladezeiten bei Gel- und AGM-Batterien sind wesentlich länger, was bei Solaranlagen und Ladeboostern ein Problem sein kann. Zudem sind die Wärmeverluste bei Gel- und AGM-Batterien je Ladezyklus höher, sie besitzen kein BMS, haben eine geringere nutzbare Speicherkapazität, ein höheres Gewicht und einen größeren Bauraum sowie wesentlich geringere Ladezyklen (max. 550 Ladezyklen bei DoD 80 %).

Die Batterietechnologien im direkten Vergleich

Anhand der Eigenschaften der Batterietechnologien kann die jeweilige Technologie den unterschiedlichen Anwendungsfeldern zugeordnet werden. Die LiFePo4-Batterie-Technologie ist auf Grund der extrem hohen Zyklenzahl und ausgezeichneten Effizienz trotz höherer Investitionskosten der Gel- oder AGM-Technologie in allen Anwendungen bei regelmäßiger Nutzung überlegen.

Vergleich aller Technologien im Überblick:

Neben der Technologie ist die Größe, sprich die Speicherkapazität bei der Auswahl der Batterie entscheidend. Anhand des eigenen Strombedarfs kann die Batteriegröße ermittelt werden. Deinen persönlichen Strombedarf kannst du in wenigen Schritten berechnen.