48V Batterien im Selbstbau (DIY)

Zwei Ausführungen der TITAN one PV-Batterie mit LTO Zellen: Fenster, LED-Beleuchtung und ein großes Voltmeter.

Alle 48V Batterien im Überblick:

  1. TITAN one
  2. SODIUM one
  3. FERRUM one
  4. LFP Power Drive

Im Verein ZWV werden verschiedene 48V Batterien entwickelt. Es gibt die Batterie mit LTO Zellen (TITAN one), eine mit LFP Zellen (FERRUM one), ganz neu die Batterie mit SIB Zellen (SODIUM one) und eine LFP Batterie für den Einsatz im Elektro-PKW. Alle 48V Batterien lassen sich parallel schalten um die Kapazität zu erhöhen.



1) TITAN one - die 48V LTO Batterie

Die erste war die TITAN one mit LTO Zellen. Ihr ist eine eigene Seite gewidmet (TITAN one Seite)



2) SODIUM one - umweltfreundlich und sicher

Als nächstes wollen wir die SODIUM one vorstellen. Sie gibt es seit 2023 und sie besteht aus Natrium Ionen Zellen (Sodium Ion Cells, kurz SIB für Sodium Ion Battery)

Die Natrium Ionen Batterie ist ganz neu, erst 2023, in China auf den Markt gekommen. Sie wurde lange angekündigt und ist jetzt serienreif und meiner Meinung nach eine perfekte PV-Batterie mit sehr vielen Vorteilen und einem kleinen Manko. Aber die Batterie, die nur Vorteile hat, gibt es nicht.

Vorteile der Natrium Ionen Batterie bzw. der SIB-Zellen.

  • Der größte Vorteil dieser Zellen ist, dass sie kein Lithium enthalten. Damit wird der Diskussion um die Umweltfreundlichkeit von Batterien allgemein, der Wind aus den Segeln genommen. SIB sind umweltfreundlich!
  • Natrium Ionen Zellen sind günstiger als andere Lithium Zellen, da das Ausgangsmaterial billiger und weltweit verfügbar ist. Das bedeutet auch, dass die SIB-Preise generell stabiler sind, weil die Verfügbarkeit des Basismaterials nicht von wenigen Abbaustätten kontrolliert wird.
  • SIB-Zellen sind auch um ein Vielfaches sicherer als Lithiumzellen, weil ein thermisches Durchgehen, wie es bei Lithium Ionen Zellen passieren kann, hier nicht möglich ist. Nur LFP und LTO Zellen sind auf dem Gebiet ebenfalls sehr sicher.
  • SIB-Zellen haben eine sehr hohe Zyklenlebensdauer, 4000-4500 Zyklen sind hier möglich, ähnlich wie bei der LFP Zelle, nur LTO ist hier besser.
  • Die meisten Natrium Ionen Zellen können sehr hoch belastet werden, bis 3C sind normal, kurzzeitig sind sogar 10C möglich.
  • Die Entladekurve einer SIB ist relativ linear, was bedeutet, dass man den aktuellen Ladezustand recht gut über die Spannung bestimmen kann.
  • Mit 3,1V Nennzellspannung ist sie auf dem Niveau der LFP Zellen und damit besser als die LTO. Eine 48V Batterie benötigt 16 Zellen in Serie.
  • Die SIB hat sehr gute Tieftemperatur-Eigenschaften, bei -30°C ist noch 85% Kapazität nutzbar, ein guter Wert.
  • Als Vorteil und auch als Nachteil (siehe unten) kann der extrem große Spannungsbereich der SIB gesehen werden. Für manche Anwendungen kann es ein Vorteil sein, wenn die Zellen zwischen ca. 3,8V und ca. 1,6V betrieben werden können. Im Vergleich: LFP hat 3,6V bis 3,0V; LTO hat 2,5V bis 2,0V

Nachteile der Natrium Ionen Zellen.

  • Der Nachteil der SIB-Zelle ist, wie bereits oben angeführt, der große nutzbare Spannungsbereich. Moderne Geräte, wie zB. Wechselrichter, Fahrtregler (Controller), Ladegeräte, Solarladeregler, usw. können diesen Spannungsbereich gar nicht nutzen (noch nicht!!). Also es bleibt immer noch Restkapazität in der SIB übrig, was sich zwar auf die Lebensdauer der Batterie positiv auswirkt, aber man benötigt deshalb eine größere Batterie (Kosten)!
  • Eine SIB 200Ah Zelle ist gleich groß wie eine 280/300Ah LFP Zelle, aber etwas leichter. Berücksichtigt man die ungenutzte Restkapazität, dann muss eine SIB fast doppelt so groß sein, wie eine LFP Batterie, die auch noch leichter ist. Aber bei Verwendung als PV-Batterie ist das kein echter Nachteil!

Aus welchen Komponenten besteht eine PV-Natrium Ionen Batterie (PV-SIB)

Eine 48V DIY (Selbstbau) SIB ist gleich aufgebaut wie die FERRUM one mit LFP Zellen. Wie gesagt, SIB 200Ah und LFP 280/300Ah sind gleich groß, sie passen in das gleiche Gehäuse. Fotos, siehe FERRUM one! Ein leistungsstarkes BMS für die SIB-Technologie ist in Vorbereitung. Aufbau der 48V-Batterie, siehe FERRUM one.
Es wird empfohlen, da die Kapazität einer Natrium Ionen Zelle geringer ist als die einer LFP Zelle und auch die volle Kapazität nicht genutzt werden kann, eine SIB in 16S 2P aufzubauen (doppelte Größe, doppelt so langes Gehäuse).



3) FERRUM one - LFP Zellen - gross und günstig

Mit LFP (LiFePO4) Zellen lassen sich sehr große und auch recht günstige PV-Batterien bauen. Egal ob die LFP Zellen von CATL, EVE oder CALB kommen, sie haben eine Größe, auf der wir die Gehäuse aufbauen. Normalerweise werden die Gehäuse aus Siebdruckplatten von den Kunden selbst nach Zeichnungen hergestellt, aber es gibt auch die Möglichkeit bei einer Bestellung von Akkuzellen ein Metallgehäuse (nur für LFP Zellen) mitzubestellen. Wir empfehlen aber die Selbstbauvariante mit unserem bewährten BMS 16S-200A inkl. aktiver Zellausgleichsmodule. Normale Zellanordung ist 16S 1P. Ausserdem kann man eine LFP 48V Batterie einfach verdoppeln, wenn man 2 Zellen zu einer Zellgruppe zusammenschließt. Von diesen Zellgruppen werden dann 16 Stück in Serie geschaltet, man benötigt somit 32 Zellen. Man spricht von einer Zellanordnung in 16S 2P. Der Vorteil bei dieser Zellanordnung ist, dass man nur ein BMS für eine sehr große Batterie benötigt. Nachteil: das Gehäuse muss doppelt so groß sein und die Batterie wird dann sehr schwer.


 FERRUM one PV Batterie
EIne FERRUM one: das FERRUM BMS lässt sich anheben, darunter sind die LFP Zellen gut zu erreichen.


Welche Teile/Komponenten braucht man für eine 48V FERRUM one Batterie?

Alle Teile einer FERRUN one können über den Verein ZukunftsWerkstatt Verkehr bezogen werden!

Die Teile der FERRUM one

  1. Die Batteriezellen: 16 Stück inkl. Muttern und Zellverbinder für eine 16S 1P Batterie
  2. Das FERRUM BMS: ein LFP 16S 200A Schutzmodul, 16S aktive Balancermodule, 48V Batterieschalter, 48V Sicherungsschalter, eine 9mm Siebdruckplatte auf der das BMS montiert wird,  alle internen Kabel und externe 2m lange Batteriekabel (das BMS ist fertig auf der BMS-Platte aufgebaut und getestet, es müssen nur mehr die BMS-Kabel richtig mit den Zellen verbunden werden und die Stecker in der richtigen Reihenfolge eingesteckt werden.)
  3. Das Gehäuse (siehe Fotos): Aufgebaut aus 15mm Siebdruckplatte, Griffe, Rollen, Deckel zum Öffnen mit Dichtung, Kabeldurchführung für Batteriekabel. Die Einzelteile des Gehäuses können bei uns bestellt werden, oder sie fertigen das Gehäuse selbst nach einer Zeichnung, Platten kann man im Baumarkt zuschneiden lassen.

Kosten einer FERRUM one?

Da sich alle Preise (Batteriezellen, Transport, Holz, usw.) gerade heutzutage schnell ändern können, soll hier nur ein Richtpreis angegeben werden. Die Akkuzellen können über eine Sammelbestellung geordert werden, in der Zwischezeit werden alle anderen Teile gefertigt und/oder zugekauft.
Eine komplette FERRUM one mit EVE 280K Zellen kostet ca. 3560 Euro (Stand Nov. 2023)



4) LFP Power drive - die Antriebsbatterie für e-Autos

In Vorbereitung/Entwicklung..... kommt demnächst. Diese 48V Batterie wird parallel zu unserem Elektro-Umbausatz für den VW T3 entwickelt und sie wird perfekt zu diesem Antrieb passen.