{"id":284979,"date":"2026-08-16T17:54:45","date_gmt":"2026-08-16T15:54:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.heiwit.com\/?p=284979"},"modified":"2026-08-16T17:55:38","modified_gmt":"2026-08-16T15:55:38","slug":"polianionische-nfpp-zellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.heiwit.com\/de\/celle-polianioniche-nfpp\/","title":{"rendered":"Polyanionische NFPP-Zellen: die zweite Generation der Heiwit-Natrium-Ionen-Batterien"},"content":{"rendered":"

Natrium-Ionen-Batterien sind keine einheitliche Technologie. Unter diesem Begriff vereinen sich sehr unterschiedliche Kathodenchemien, deren Eigenschaften hinsichtlich Lebensdauer, Sicherheit und Leistung bei niedrigen Temperaturen voneinander abweichen. Die erste Generation der Heiwit-Systeme verwendet eine Kathode aus geschichtete \u00dcbergangsmetalloxide<\/strong> (Nax<\/sub>TMO2<\/sub>Die zweite Generation, die ab November 2026 auf den Markt kommt, verwendet eine Kathode polyanioktiv NFPP<\/strong>.<\/p>\n

Dieser Artikel erkl\u00e4rt die elektrochemischen Ver\u00e4nderungen und den Nutzen eines station\u00e4ren Speichers anhand der Qualifizierungsdaten der neuen Zellen.<\/p>\n

Was bedeutet \u201cpolyanionisch\u201d<\/h2>\n

In einer Schichtoxid-Kathode bewegen sich Natriumionen zwischen \u00fcbereinander gestapelten \u00dcbergangsmetalloxid-Ebenen. Das ist eine effiziente Struktur \u2014 sie speichert viel Energie \u2014, aber die Ebenen dehnen sich bei jedem Lade- und Entladezyklus aus und ziehen sich zusammen, wodurch sie mit der Zeit an Ordnung verlieren. Das ist der Mechanismus, der die Lebensdauer dieser Zellenfamilie begrenzt.<\/p>\n

In einer polyanionischen Kathode bewegt sich stattdessen Natrium in ein starreres dreidimensionales Netzwerk<\/strong>, zusammengehalten durch eisengebundene Phosphat- und Pyrophosphatgruppen. Die Abk\u00fcrzung NFPP steht f\u00fcr Natrium-Eisen-Pyrophosphat<\/em>, Na4<\/sub>Eisen3<\/sub>(PO4<\/sub>)2<\/sub>(P2<\/sub>O7<\/sub>einem Ger\u00fcst, das sich kaum verformt, wenn Natrium ein- und austritt.<\/p>\n

Die Folge ist ein pr\u00e4ziser Kompromiss, und es lohnt sich, ihn klar auszusprechen, denn er ist das Kernst\u00fcck der Entscheidung:<\/p>\n

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Das polyanionische Gitter speichert weniger Energie pro Kilogramm<\/strong> eines geschichteten Oxids, aber sie gibt es zur\u00fcck f\u00fcr viele weitere Zyklen<\/strong>, mit gr\u00f6\u00dferer thermischer Stabilit\u00e4t und besserer Leistung bei Extremtemperaturen.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Das ist eine allgemeine Eigenschaft der Familie der polianionischen Kathoden, keine Angabe eines einzelnen Herstellers: Die Gittersteifigkeit kostet Masse, und diese Masse tr\u00e4gt nicht zur Energiespeicherung bei.<\/p>\n

F\u00fcr ein Elektroauto w\u00e4re das ein ung\u00fcnstiger Tausch: Dort z\u00e4hlt das Gewicht. F\u00fcr einen station\u00e4ren Speicher an einer Wand oder in einem Technikraum, wo niemand die Batterie anhebt und man sie in zwanzig Jahren noch funktionst\u00fcchtig haben m\u00f6chte, ist es der richtige Tausch.<\/p>\n

Der Rest der Zelle \u00e4ndert sich nicht<\/h2>\n

Es lohnt sich zu kl\u00e4ren, was nicht<\/em> \u00c4ndere, denn das ist der Grund, warum der Prozess industriell handhabbar ist. Die Anode bleibt in Hartkohle<\/strong>, hartem, nicht graphitisierbarem Kohlenstoff, demselben wie bei der ersten Generation. Das Funktionsprinzip ist identisch. Auch der Herstellungsprozess ist es: Kathode, Anode und Elektrolyt werden auf derselben Linie ausgetauscht, ohne dass die Anlage neu konzipiert werden muss.<\/p>\n

Eine Besonderheit, die Natrium aus beiden Chemien mitbringt, verdient Beachtung: Im Gegensatz zu Lithium, das am Anode einen Kupfer-Stromkollektor ben\u00f6tigt, wird bei Natriumzellen Beide Verteiler k\u00f6nnen aus Aluminium sein<\/strong>. Es ist nicht nur eine Frage der Rohstoffkosten. Es ist das, was es erm\u00f6glicht, die Zelle vollst\u00e4ndig auf null Volt zu entladen, um sie sicher zu lagern und zu transportieren, ohne sie zu besch\u00e4digen \u2013 etwas, das eine Lithiumzelle nicht toleriert.<\/p>\n

Die Zahlen im Vergleich<\/h2>\n

Die Tabelle vergleicht die NFPP-Zellen mit den Referenzzellen des Speichermarktes. Die Werte f\u00fcr Blei-S\u00e4ure-, LFP- und NMC\/NCA-Zellen sind typische Bereiche; bei den NFPP-Zellen handelt es sich um die von Heiwit angegebenen Qualifikationsdaten f\u00fcr die verwendeten Zellen.<\/p>\n

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Parameter<\/th>\nBlei-S\u00e4ure<\/th>\nLFP<\/th>\nNMC\/NCA<\/th>\nNFPP
Polianionisches Natrium<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Energiedichte (Wh\/kg)<\/td>\n30\u201350<\/td>\n120\u2013180<\/td>\n220\u2013280<\/td>\n100\u2013120<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Lebenszyklen<\/td>\n300\u2013500<\/td>\n6.000<\/td>\n> 800<\/td>\n9.000<\/strong> (DoD 95%)<\/td>\n<\/tr>\n
Restkapazit\u00e4t bei \u221220 \u00b0C<\/td>\n< 60%<\/td>\n< 70%<\/td>\n> 70%<\/td>\n> 90%<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Restkapazit\u00e4t bei \u221240 \u00b0C<\/td>\n0%<\/td>\n0%<\/td>\n0%<\/td>\n> 85%<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Energie-Effizienz<\/td>\n-<\/td>\n95%<\/td>\n-<\/td>\n97%<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Tiefenentladungstoleranz<\/td>\nknapp<\/td>\nknapp<\/td>\nknapp<\/td>\nAusgezeichnet<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Hochtemperaturverhalten<\/td>\nMittel<\/td>\ngut<\/td>\nMittel<\/td>\nAusgezeichnet<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Zwei Zeilen verdienen eine sorgf\u00e4ltige Lekt\u00fcre.<\/p>\n

La Energiedichte<\/strong> sie liegt unter der von Lithium-Eisenphosphat: 100\u2013120 Wh\/kg. Bei gleicher installierter Kapazit\u00e4t ist ein Natrium-Polyanionen-System volumin\u00f6ser und schwerer als ein LFP-System. F\u00fcr einen station\u00e4ren Haus- oder Gewerbespeicher bedeutet dies ein paar Zentimeter und ein paar Kilo mehr, was keine Nutzungseinschr\u00e4nkung darstellt \u2013 aber es ist gut, es vorher zu wissen, nicht erst nachher.<\/p>\n

I Zyklen<\/strong> sind angegeben in 9.000 bei einer Entladetiefe von 95%<\/strong>. Die Bedingung muss zusammen mit der Zahl betrachtet werden, da sie die Vergleichbarkeit der Daten gew\u00e4hrleistet: In vielen technischen Datenbl\u00e4ttern werden die Zyklen bei geringerer Entladetiefe angegeben, wodurch der Wert nat\u00fcrlich steigt. 9.000 Zyklen bei einem DoD von 95% bedeuten, dass die Zelle so ausgelegt ist, dass sie jeden Tag fast vollst\u00e4ndig entladen wird, und genau so funktioniert ein Speicher in Kombination mit einer Photovoltaikanlage: Tags\u00fcber wird er geladen, abends wird er entladen. Bei einem Zyklus pro Tag ergibt das eine Betriebsdauer von mehr als zwanzig Jahren.<\/p>\n

Das Verhalten bei K\u00e4lte<\/h2>\n

Das ist der sichtbarste Unterschied im Vergleich zu Lithium-Eisenphosphat und der am einfachsten vor Ort zu \u00fcberpr\u00fcfen ist.<\/p>\n

Beim Entladetest bei sinkenden Temperaturen \u2013 Aufladung auf 3,5 V mit einer Leistung von 0,5 P, 10 Minuten Pause, anschlie\u00dfende Entladung bei der Testtemperatur \u2013 beh\u00e4lt die NFPP-Zelle die 95.041 TP16T Kapazit\u00e4t bei \u221220 \u00b0C<\/strong>. Eine LFP-Referenzzelle stoppt beim selben Test bei 67,8%<\/strong>.<\/p>\n

In der Praxis bedeutet das: An einem Januarmorgen bei \u221210 \u00b0C in einem unbeheizten Technikraum liefert eine LFP-Batterie nur einen deutlich reduzierten Bruchteil ihrer Nennkapazit\u00e4t \u2013 gerade an Tagen, an denen die Photovoltaikanlage weniger Strom produziert und der Speicher am dringendsten ben\u00f6tigt wird. Die Kluft vergr\u00f6\u00dfert sich mit sinkender Temperatur: Bei \u221240 \u00b0C bleibt die polyanionische Chemie \u00fcber 85%, w\u00e4hrend LFP und NMC keine nutzbare Kapazit\u00e4t mehr aufweisen.<\/p>\n

Strom, Leistung und W\u00e4rme<\/h2>\n

Der Entnahmetest mit steigenden Str\u00f6men \u2013 Laden mit 0,5C, Ruhepause, dann Entladen mit 1C, 2C und 4C, Spannungsfenster 1,5\u20133,5 V \u2013 verdeutlicht den zweiten strukturellen Vorteil.<\/p>\n

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Abflussregime<\/th>\nbereitgestellte Kapazit\u00e4t<\/th>\nMaximale \u00dcbertemperatur<\/th>\n<\/tr>\n
NFPP<\/th>\nLFP<\/th>\nNFPP<\/th>\nLFP<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
1C<\/td>\n100%<\/td>\n100%<\/td>\n3,5 \u00b0C<\/td>\n4,2 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
2C<\/td>\n99,4%<\/td>\n95,9%<\/td>\n5,8 \u00b0C<\/td>\n9,7 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
4C<\/td>\n98,2%<\/strong><\/td>\n82,8%<\/td>\n15,5 \u00b0C<\/strong><\/td>\n22,1 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Bei 4 \u00b0C gibt die Polyanion-Zelle fast ihre gesamte Kapazit\u00e4t ab und erw\u00e4rmt sich um 15,5 \u00b0C; die LFP-Zelle gibt 83% ihrer Kapazit\u00e4t ab und erw\u00e4rmt sich um 22,1 \u00b0C. Weniger W\u00e4rmeentwicklung bei gleichem Strom bedeutet, dass sich das System besser selbst sch\u00fctzt, noch bevor der BMS oder die Bel\u00fcftung eingreifen.<\/p>\n

Die gemessene Hin- und R\u00fcckenergieeffizienz betr\u00e4gt 97%<\/strong> Ein Wirkungsgrad von 0,25P. Bei einem Hausspeicher, der jeden Tagzykliert, ist jeder Effizienzpunkt Energie, die bei jedem einzelnen Zyklus nicht als W\u00e4rme verloren geht, und das \u00fcber die gesamte Lebensdauer des Systems.<\/p>\n

Die Sicherheitspr\u00fcfungen<\/h2>\n

Die Zellen wurden gem\u00e4\u00df den Pr\u00fcfnormen f\u00fcr station\u00e4re Energiespeicher qualifiziert. Wir f\u00fchren die Tests und das Ergebnis auf, wie sie sich aus den Berichten ergeben.<\/p>\n

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Test<\/th>\nGeltende Norm<\/th>\nKriterium<\/th>\nErgebnis<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Nageldurchdringung<\/td>\nT\/CIAPS0031-2023<\/td>\nnessun incendio, nessuna esplosione<\/td>\nsuperata<\/td>\n<\/tr>\n
Sovraccarico<\/td>\nGB\/T 44265-2024<\/td>\nnessun incendio, esplosione o rottura<\/td>\nsuperata<\/td>\n<\/tr>\n
Kurzschluss<\/td>\nGB\/T 44265-2024<\/td>\nnessuna variazione d’aspetto<\/td>\nsuperata<\/td>\n<\/tr>\n
Schiacciamento<\/td>\nGB\/T 44265-2024<\/td>\nnessuna perdita di liquido, nessun incendio<\/td>\nsuperata<\/td>\n<\/tr>\n
Controllo termico<\/td>\nGB\/T 44265-2024<\/td>\nnessun incendio, esplosione o rottura<\/td>\nsuperata<\/td>\n<\/tr>\n
Prova in forno<\/td>\nGB\/T 36276-2018<\/td>\nnessuna perdita di liquido, nessun incendio<\/td>\nsuperata<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Vale la pena descrivere due prove per esteso, perch\u00e9 “supera il test del chiodo” senza le condizioni non vuol dire niente.<\/p>\n

Nella penetrazione con chiodo<\/strong> la cella \u00e8 a 25 \u00b0C e completamente carica. Un ago d’acciaio da 5 mm di diametro la attraversa nel centro geometrico a 25 \u00b1 5 mm\/s e vi resta dentro<\/em>, cortocircuitando gli strati per un’ora di osservazione. Il requisito \u00e8 nessun incendio e nessuna esplosione.<\/p>\n

Nel controllo termico<\/strong> la cella, carica, viene riscaldata mentre la si carica a corrente costante 1C, finch\u00e9 non va in fuga termica, o finch\u00e9 non raggiunge i 300 \u00b0C, o finch\u00e9 non passano quattro ore. Anche qui il requisito \u00e8 nessun incendio, nessuna esplosione, nessuna rottura.<\/p>\n

Sul piano delle certificazioni, le celle dispongono di rapporti IEC 62619<\/strong> (sicurezza delle celle secondarie per applicazioni industriali), UL 9540A<\/strong> (propagazione della fuga termica nei sistemi di accumulo), UN 38.3<\/strong> (idoneit\u00e0 al trasporto), RoHS e schede di sicurezza dei materiali, oltre alle certificazioni per il trasporto marittimo e aereo.<\/p>\n

Costruzione della cella<\/h2>\n

Le celle prismatiche adottano un processo di impilamento<\/strong> (stacking) invece dell’avvolgimento: gli elettrodi sono sovrapposti a strati piani anzich\u00e9 arrotolati. Ne derivano un utilizzo dello spazio migliore, un’impedenza interna pi\u00f9 bassa e una generazione di calore inferiore a parit\u00e0 di corrente.<\/p>\n

Le celle cilindriche adottano invece un progetto tab-less<\/strong>, senza linguette di collegamento: l’intero bordo dell’elettrodo fa da collettore. L’effetto \u00e8 una resistenza interna molto bassa e una dissipazione termica distribuita, tanto che questa costruzione regge impulsi di scarica fino a 50C.<\/p>\n

Che cosa cambia per chi ha gi\u00e0 una batteria Heiwit<\/h2>\n

Nulla cambia. I sistemi a ossidi stratificati oggi in vendita e gi\u00e0 installati mantengono le prestazioni e la garanzia con cui sono stati acquistati, restano assistiti e continuano a funzionare con lo stesso inverter, la stessa app e lo stesso BMS. Sono una tecnologia matura e collaudata sul campo, e le celle che montano hanno le specifiche dichiarate nelle rispettive schede tecniche.<\/p>\n

Le celle NFPP entreranno nei sistemi di nuova produzione da novembre 2026, a esaurimento delle scorte attuali. Chi acquista oggi non sta comprando un prodotto in uscita: sta comprando la generazione in servizio, con la sua garanzia e il suo storico di installazioni.<\/p>\n

Einblicke<\/h2>\n

Tre aspetti di questa chimica meritano una trattazione a parte, con i rispettivi protocolli e dati di prova:<\/p>\n