LiFePO4 (Lithium-Eisenphosphat)-Batterien werden häufig für Energiespeicherung oder als Notstromversorgung verwendet. Und das ist kein Wunder. Schließlich sind sie sicher, haben eine stabile Chemie und halten lange. 

Manchmal müssen Sie jedoch mehrere Batterien zusammen schalten, um das Beste aus Ihrem System herauszuholen. Je nach Bedarf können Sie sie in Reihe oder parallel schalten. In diesem Leitfaden führen wir Sie durch die verschiedenen Verbindungstypen. Außerdem verstehen Sie die Vor- und Nachteile jeder Methode. 

Wie man LiFePO4-Batterien sicher verbindet

Manchmal möchten Sie die Systemspannung erhöhen oder die Laufzeit verlängern. Dafür ist jeweils eine andere Art der Verbindung erforderlich. Außerdem beeinflusst die Verkabelung Ihrer Batterien direkt Leistung, Effizienz und Sicherheit.

Es gibt zwei Hauptverbindungstypen: parallel und in Reihe. Wir erklären, wie Sie Ihre Batterien sicher in beiden Verbindungstypen anschließen können. Zuerst sehen wir, warum Sicherheit wichtig ist. 

Warum eine sichere Batterieverbindung wichtig ist

Eine schlechte oder unsichere Verbindung kann alle möglichen Probleme verursachen, die Sie lieber vermeiden möchten. Zum Beispiel kann die Lebensdauer der Batterie durch Ungleichgewicht oder Überhitzung verkürzt werden. Auch die Batterieleistung wird beeinträchtigt. Schließlich können solche schlechten Verbindungen einen Brand verursachen und sogar Ihr Zuhause oder Ihre Geräte beschädigen. 

Das ist sehr unterschiedlich von der Sicherheit und dem Seelenfrieden, den Sie genießen, wenn die Verbindung richtig ist. Deshalb ist es wichtig, Batterien korrekt zu verbinden. 

Gründe, warum LiFePO4-Batterien parallel oder in Reihe geschaltet werden

Aufgrund ihres Designs können Sie LiFePO4-Batterien um Ihre spezifischen Energiebedürfnisse zu erfüllen. Oft stellen Menschen diese Verbindung her, um: 

1. Um die Kapazität zu erhöhen (Parallelschaltung)

2. Um die Spannung zu erhöhen (Reihenschaltung)

Um die Kapazität zu erhöhen (Parallelschaltung)

Wenn Batterien parallel geschaltet werden, bleibt die Spannung gleich, aber die Kapazitäten (Ah) werden addiert. Zum Beispiel: Zwei 12V 100Ah Batterien parallel ergeben ein 12V 200Ah System. 

Diese Konfiguration hält länger. Dadurch können Ihre Geräte länger laufen, bevor die Batterie leer ist. Diese Verbindung ist perfekt, wenn Ihre Geräte mit 12V laufen, Sie aber eine längere Batterielaufzeit benötigen. Manchmal sieht man diese Konfiguration in Häusern oder Unternehmen, die eine Notstromversorgung benötigen. Die Verbindung ist auch bei Wohnmobilen und mobilen Werkstätten üblich. 

Um die Spannung zu erhöhen (Reihenschaltung)

Wenn Batterien in Reihe geschaltet werden, addieren sich ihre Spannungen (V), während die Kapazität (Ah) gleich bleibt. Zum Beispiel: Zwei 12V 100Ah Batterien in Reihe ergeben ein 24V 100Ah System. 

Dies ist ideal, wenn Ihre Ausrüstung oder Ihr Wechselrichter eine höhere Spannung benötigt, um gut zu funktionieren. Eine höhere Spannung bedeutet auch einen geringeren Strom. Dieser Vorteil reduziert die Wärmeentwicklung, und die Besitzer verwenden dünnere Kabel für die Verbindung. Diese Verbindung ist in Solarsystemen mit 24V- oder 48V-Wechselrichtern üblich. Außerdem können Sie sie in netzunabhängigen Häusern sehen, um Anwendungen mit hoher Last wie Wasserpumpen zu betreiben.

Was vor dem Anschluss Ihrer Batterie zu tun ist

Bevor Sie LiFePO4-Batterien in Reihe oder parallel schalten, gibt es einige Dinge zu beachten. Die Vorbereitung Ihrer Batterien ermöglicht eine reibungslose Installation und ein langlebiges System. Überspringen Sie diese Schritte nicht, da dies zu schlechter Leistung, Batterieschäden und sogar Gefahren führen kann.

Marke, Spannung und Kapazität haben

Um die Balance und Sicherheit der Batterien zu gewährleisten, sollten alle Batterien in einem Verbund einheitlich sein. Stellen Sie sicher, dass sie dieselbe:

• Marke (wenn möglich aus derselben Charge)

• Spannung (V) und Kapazität (Ah)

Das Mischen unterschiedlicher Batterien führt zu Lade- und Entladeproblemen. Zum Beispiel werden die Batterien dadurch belastet und ihre Lebensdauer verkürzt. Die Verwendung ähnlicher Batterien hilft, solche Probleme zu vermeiden. 

Alter, Ladezustand (State of Charge) und Innenwiderstand anpassen

Auch wenn die Batterien ähnlich sind, sollten sie dasselbe Alter und denselben Zustand haben:

• Kaufen Sie die Batterien möglichst zur gleichen Zeit

• Der Ladezustand (SOC) sollte übereinstimmen 

Sie können jede Batterie mit einem Multimeter messen, um sicherzustellen, dass die Spannungsdifferenz nicht mehr als 0,05 V beträgt. Ebenso sollte der Innenwiderstand ähnlich sein. Eine große Abweichung kann dazu führen, dass eine Batterie überlastet wird oder ineffektiv arbeitet. Diese Schritte helfen, Ungleichgewichte zu vermeiden, die bei Reihenschaltungen problematisch sein können.

Batterien ausgleichen

Bevor Sie Batterien in Reihe schalten, sollten sie ausgeglichen sein oder ihre Spannungen gleich sein. Dies erreichen Sie durch:

1. Laden Sie alle Batterien einzeln mit demselben Ladegerät vollständig auf

2. Lassen Sie die Batterien einige Stunden ruhen und prüfen Sie, ob ihre Ruhespannungen ähnlich sind

Diese Schritte sorgen dafür, dass die Batterien gleichmäßig geladen und entladen werden. So wird verhindert, dass eine Batterie leer oder voll wird, bevor die anderen es sind. Eine solche Situation kann die Batterie schädigen.

Verwenden Sie ein Batteriemanagementsystem (BMS) und Sicherungen

A Batteriemanagementsystem (BMS) ist sehr wichtig. Es schützt vor Überladung, Tiefentladung und Überhitzung. Außerdem überwacht es den Zustand und die Spannung jeder Batterie. Alternativ können Sie ein Goldenmate-Batterien mit eingebautem BMS. 

Schutzausrüstung verwenden

Bevor Sie mit der Verkabelung beginnen, tragen Sie isolierte Handschuhe und eine Schutzbrille. Verwenden Sie außerdem isolierte Werkzeuge, um versehentliche Kurzschlüsse zu vermeiden. Denken Sie daran, in einem trockenen, gut belüfteten Bereich zu arbeiten. LiFePO4-Batterien sind sicher, aber Vorsicht ist immer geboten. 

Verständnis der Batterieverbindungsmethoden

Im Folgenden erklären wir die verschiedenen Anschlussmethoden. 

Parallelschaltung von LiFePO4-Batterien

Die Parallelschaltung von Batterien ist eine der gebräuchlichsten Methoden zur Erweiterung der Energiespeicherkapazität. Verwenden Sie diese Anordnung, wenn Ihre Geräte oder der Wechselrichter mit einer festen Spannung (z. B. 12V) arbeiten, Sie aber eine längere Laufzeit benötigen.

Bei der Parallelschaltung verbinden Sie alle Pluspole miteinander und alle Minuspole miteinander. Dadurch bleibt die Spannung gleich, aber die Kapazität in Amperestunden (Ah) erhöht sich. Auch die insgesamt gespeicherte Energie (Wh) steigt.

So schließen Sie parallel an (Schritt für Schritt):

1. Halten Sie die Batterien identisch und ausgeglichen.

2. Verwenden Sie dicke, gleichlange Kabel, um den Widerstand zu reduzieren.

3. Verbinden Sie die Pluspol (+) aller Batterien miteinander.

4. Verbinden Sie die Minuspol (–) aller Batterien miteinander.

5. Verbinden Sie die Last/den Wechselrichter mit dem Pluspol einer Batterie und dem Minuspol am gegenüberliegenden Ende. Dieser Schritt hilft, den Strom gleichmäßig zu verteilen. Dies wird als diagonale Verkabelung oder Kreuzverbindung bezeichnet.

6. Fügen Sie eine Hauptsicherung oder einen Leistungsschalter zum Schutz des Systems hinzu.

Vorteile

Verlängerte Laufzeit: Mehr Amperestunden bedeuten längere Nutzungsdauer. 

Erhöhte Zuverlässigkeit: Wenn eine Batterie schwach wird oder getrennt ist, können die anderen weiterhin funktionieren. Die Kapazität des Systems ist jedoch beeinträchtigt. 

Einfache Skalierung: Sie können die Kapazität einfach erweitern, indem Sie weitere Batterien hinzufügen, ohne die Systemspannung zu beeinflussen.

Keine Änderung der Ausrüstung erforderlich: Wenn Ihre Geräte oder der Wechselrichter für 12V (oder 24V) ausgelegt sind, können Sie die Energie erhöhen, ohne die Systemspannung zu ändern.

Nachteile

Risiko von Ungleichgewicht: Unterschiedliche Ladezustände oder Innenwiderstände können dazu führen, dass einige Batterien mehr Last tragen als andere. Die Batterie verschleißt dadurch schneller. 

Dickeres Installationskabel: Da bei niedrigerer Spannung mehr Strom fließt, benötigen Sie dickere Kabel und Sicherungen. Diese Anordnung verursacht Wärme und verringert die Effizienz.

Komplexe Verkabelung: Die Verkabelung kann bei 3 oder mehr Batterien komplex werden.

Reihenschaltung von LiFePO4-Batterien

Eine Reihenschaltung wird verwendet, um die Batteriesystemspannung zu erhöhen. Viele Solarwechselrichter und netzunabhängige Anwendungen benötigen dies. Die Reihenschaltung erhöht die Spannung, behält aber die Batteriekapazität (Ah) bei. Hier wird der Pluspol einer Batterie mit dem Minuspol der nächsten verbunden. 

Dies erzeugt aufgrund der erhöhten Spannung mehr Gesamtleistung (Wh). Zum Beispiel ergeben zwei 12V 100Ah LiFePO4-Batterien in Reihe 24V 100Ah. Gesamtenergie = 24V × 100Ah (2400Wh). 

So schließen Sie in Reihe an (Schritt für Schritt)

1. Stellen Sie sicher, dass die Batterien ausgeglichen sind.

2. Verbinden Sie den Pluspol von Batterie A mit dem Minuspol von Batterie B.

3. Für mehr Batterien (z. B. 3 oder 4 in Reihe) wiederholen Sie das Muster: Plus zu Minus.

4. Der freie Minuspol der ersten Batterie und der freie Pluspol der letzten Batterie sind Ihr Hauptausgang.

5. Fügen Sie ein BMS hinzu, das für die Gesamtspannung des Systems ausgelegt ist, sowie eine Sicherung oder einen Leistungsschalter am Ausgang.

6. Verwenden Sie eine ordnungsgemäße Beschriftung und Isolierung, um Verwirrung oder Kurzschlüsse zu vermeiden.

Denken Sie daran, Batterien niemals in Reihe zu schalten, wenn ihre Spannungen unterschiedlich sind. Dies verursacht Ladeprobleme und dauerhafte Schäden.

Vorteile

Bessere Effizienz: Eine Erhöhung der Systemspannung reduziert Energieverluste in der Verkabelung. Diese Effizienz kann bei Hochleistungsgeräten hilfreich sein.

Dünnere Verkabelung: Die Systemeffizienz ermöglicht die Verwendung dünnerer Kabel. Das kann Installationskosten und Platz sparen. 

Ideal für große Wechselrichter und Systeme mit hohem Leistungsbedarf: Die Verbindung unterstützt Systeme mit hohem Stromverbrauch. 

Besser für Langstreckenverbindung: Systeme mit höherer Spannung bewältigen lange Kabelstrecken besser mit weniger Spannungsabfall.

Nachteile

Ungleichgewichtsrisiko ist höher: Wenn eine Batterie schwächer wird, ist das gesamte System betroffen. Ohne BMS oder aktiven Balancer kann dies zu Tiefentladung oder Überladung führen.

Ausfall betrifft den gesamten Akkuverbund: Wenn eine Batterie ausfällt, kann die gesamte Verbindung bis zur Reparatur nicht funktionieren.

Gefährlicher ohne Schutz: Systeme mit höherer Spannung erfordern größere Vorsicht. Kurzschlüsse oder Verpolung können schwere Schäden oder Feuer verursachen. Verwenden Sie Sicherungen, BMS und isolierte Werkzeuge zur Sicherheit.

Wie viele Batterien können Sie parallel oder in Reihe schalten?

Es gibt sichere Grenzen, wie viele Batterien Sie in Reihe oder parallel schalten können. Diese Grenzen helfen, die Leistung zu erhalten. Die meisten Hersteller geben an, wie viele Batterien sicher in einer der beiden Verbindungen kombiniert werden können. Zum Beispiel die Goldenmate 12V 100Ah LiFePO4-Batterie ist mit maximal 4P4S bewertet. Das bedeutet, die Grenzen für parallele (P) und serielle (S) Verbindungen liegen bei 4 Batterien.

Wie man angeschlossene Batterien wartet

Gute Wartung hilft Ihrem LiFePO4-Batteriepack, länger zu halten und besser zu funktionieren. Befolgen Sie diese einfachen Schritte:

• Spannungen regelmäßig überprüfen, um sicherzustellen, dass sie ähnlich sind. 

• Verbindungen sauber und fest halten.

• Verwenden Sie einen Batteriebalancer oder BMS, um Ihre Batterien auszugleichen.

• Tiefentladungen vermeiden. Versuchen Sie, die Batterien nicht unter 20 % Ladezustand zu entladen. 

• Einen kompatiblen LiFePO4-Ladegerät verwenden.

• Batterien an einem belüfteten und kühlen Ort aufbewahren.

• Defekte Batterien umgehend austauschen. 

Abschließender Gedanke

Reihen- und Parallelschaltungen von LiFePO₄-Batterien ermöglichen es Ihnen, Ihr Energiespeichersystem entsprechend Ihrem Leistungs- und Kapazitätsbedarf zu skalieren. In Reihe erhöht sich die Gesamtspannung. Eine Parallelschaltung erhöht hingegen die Gesamtkapazität (Ah). 

Wir haben die Vor- und Nachteile jeder Verbindung angesprochen. Denken Sie daran, eine Verbindung basierend auf Ihren Bedürfnissen auszuwählen. Planen Sie, Ihr Energiesystem zu erweitern? Denken Sie daran, hochwertige Batterien von Goldenmate zu bestellen.