Batterien: Gefahr durch Kälte, so kommen Lithiumakkus gut durch den Winterschlaf
Hauke Schmidt
· 03.02.2026
Egal ob als leistungsfähige Verbraucherbatterie oder als Energiequelle für den E-Außenborder, in den letzten Jahren haben sich Lithiumeisenphosphat-Akkus, kurz: LiFePO4 oder LFP, von einer Luxusoption zu einer verbreiteten Energiequelle an Bord entwickelt. Was einst als teure und riskante Modifikation galt, wird heute als weithin akzeptiertes, komfortsteigerndes Upgrade betrachtet. Trotzdem hat die Technik ihre Tücken und kann durch falschen Umgang im Winter schnell beschädigt werden; das gilt zwar auch für Bleiakkus, war dort aber allgemein bekannt und ein Austausch war in der Regel weniger kostspielig.
Die Schattenseite der Lithiumakkus
Trotz aller Begeisterung gibt es eine selten diskutierte Schattenseite bei LFP-Batterien: Tiefentladung verkürzt die Lebensdauer der Akkus drastisch und kann noch schneller als bei Bleisäure-Akkus zum Totalausfall führen. In der Saison ist es kein Problem, den Ladezustand im Auge zu behalten. Im Winterlager fällt es aber schwerer, zumal mit den geringeren Temperaturen ein zusätzlicher Faktor ins Spiel kommt.
Was bei Tiefentladung im Akku passiert
Um zu verstehen, warum Tiefentladung bei LiFePO4-Akkus so problematisch ist, lohnt sich ein Blick auf die Chemie. LiFePO4-Batterien verwenden Lithiumeisenphosphat als Kathodenmaterial – ein entscheidender Unterschied zu anderen Lithium-Ionen-Akkus. Während Lithiumkobaltoxid oder Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide in anderen Akkutypen verwendet werden, ist Lithiumeisenphosphat chemisch deutlich stabiler und weniger anfällig für thermisches Durchgehen, was LiFePO4 zu einer sicheren Wahl für Hochenergieanwendungen macht. Die Phosphatstruktur ermöglicht zudem eine hohe Lithium-Ionen-Diffusionsrate, was schnelles Laden und Entladen erlaubt.
Eine Besonderheit von LiFePO4-Zellen ist ihre niedrigere Nennspannung von 3,2 Volt pro Zelle, verglichen mit 3,6 bis 3,7 Volt bei anderen Lithium-Ionen-Technologien. Dafür bieten sie eine bemerkenswert flache Entladungskurve – die Spannung bleibt über den Großteil des Entladevorgangs nahezu konstant, was für den Bordbetrieb gut ist. Genau diese flache Kurve wird aber bei Tiefentladung zum Problem: Wenn die Kapazitätsgrenze erreicht ist, bricht die Spannung plötzlich steil ein.
Beim normalen Betrieb wandern während des Ladevorgangs Lithiumionen aus dem Kristallgitter der Kathode und werden in die Graphitstruktur der Anode eingelagert – ein Prozess namens Interkalation. Beim Entladen läuft die Reaktion umgekehrt ab: Die Lithiumionen wandern von der Anode zurück zur Kathode. Die Eisenphosphat-Struktur der Kathode nimmt die zurückkehrenden Lithiumionen dabei bereitwillig auf, ohne dass es zu nennenswerten strukturellen Veränderungen kommt. Diese Fähigkeit, Lithiumionen ohne Degradation aufzunehmen, ist der Grund für die lange Lebensdauer von LiFePO4-Akkus bei normaler Nutzung.
Fällt die Zellenspannung jedoch unter zwei Volt, ändern sich die Verhältnisse dramatisch. Es kann zu Lithium-Plating kommen. Plating bezeichnet eine anodenseitige Nebenreaktion, bei der elementares Lithium auf der Partikeloberfläche abgeschieden wird, anstatt zu interkalieren. Diese Ablagerungen können sogenannte Dendriten bilden – nadelartige Strukturen, die den Separator zwischen Anode und Kathode durchdringen können. Im schlimmsten Fall führt das zu internen Kurzschlüssen, die den Akku unbrauchbar machen. Theoretisch ist das Plating reversibel, es begünstigt aber weitere Nebenreaktionen, die den Akku dauerhaft schädigen können.
Zusätzlich verändert sich bei sehr niedriger Spannung die ansonsten so stabile Kristallstruktur des Kathodenmaterials. Diese Umwandlung ist oft nicht vollständig reversibel, selbst wenn der Akku später wieder aufgeladen wird. Die normalerweise so robuste Phosphatstruktur wird beschädigt, was zu dauerhaftem Kapazitätsverlust und erhöhtem Innenwiderstand führt. Während ein LFP-Akku kurzzeitige Absenkungen bis etwa 2,5 Volt meist ohne größere Schäden übersteht, wird es bei längeren Aufenthalten unter zwei Volt kritisch.
Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt verschärft sich die Situation zusätzlich: Die chemischen Prozesse laufen zwar langsamer ab, dafür sinkt die verfügbare Kapazität und die Spannung bricht schneller ein – wodurch der kritische Bereich früher erreicht wird. Die sonst so vorteilhafte flache Entladekurve bedeutet auch, dass man kaum Vorwarnung erhält: Der Akku scheint lange Zeit noch ausreichend Kapazität zu haben, bis die Spannung plötzlich in den kritischen Bereich stürzt.
Das erklärt, warum viele Hersteller eine Mindestspannung von 2,5 bis 2,8 Volt pro Zelle angeben und warum das BMS bei diesen Werten die Entladung unterbricht. Fällt die Spannung darunter, läuft die Uhr: Jede Stunde zählt, bevor die Schäden irreparabel werden und die ansonsten so langlebige Phosphat-Chemie dauerhaft beschädigt wird.
Das BMS als Schutzengel
Praktisch alle LFP-Akkus besitzen ein Batteriemanagementsystem (BMS), das die Batterie innerhalb eines sicheren Betriebsbereichs hält, Englisch: Safe Operating Envelope oder SOE. Es überwacht Parameter wie Spannung, Strom und Temperaturen. Wenn einer dieser Parameter einen kritischen Schwellenwert erreicht, greift das BMS ein und trennt den Akku vom Bordnetz.
Dafür sind unterschiedliche Systeme am Markt; Akkus zum direkten Ersatz von Blei-Säure-Batterien sind in der Regel mit Transistoren, sprich elektronischen Schaltern, ausgerüstet. Diese MOSFETs können meist den Lade- und Entladevorgang separat unterbrechen. Wenn die Spannung zu hoch wird, schalten die Lade-Transistoren ab, um die Zellen-/Packspannung innerhalb des sicheren Bereichs zu halten. Wenn die Spannung zu niedrig wird, schaltet die Entladeseite ab, um Zellschäden zu verhindern. Bei Batterien, die Relais zur Steuerung des Stromflusses verwenden, wird die Batterie dagegen vollständig vom Bordnetz isoliert.
Angesichts dieser ausgeklügelten Funktionen könnte man annehmen, dass es bei Lithiumakkus kaum zu einer übermäßigen Entladung bis zur Beschädigung kommen kann. Das ist im Winter nicht immer der Fall.
Um die Details zu verstehen, sind einige Grundlagen nötig. Alle Akkus haben eine gewisse Selbstentladung. LFP-Zellenspezifikationen geben typischerweise ein bis drei Prozent pro Monat an. Dieser Wert gilt für einen Ladezustand zwischen fünf und 99 Prozent. In diesem Bereich verläuft die Spannungskurve, wie im Spannungs-Kapazitäts-Diagramm zu sehen ist, relativ flach. Die Spannung eines LFP-Akkus bleibt in weiten Bereichen sehr stabil. Gegen Ende der Kapazität wird die Kurve aber plötzlich steil und die Spannung bricht ein; genau das kann im Winter kritisch werden.
Im mittleren Ladungsbereich spielt eine Ruhezeit von ein paar Monaten kaum eine Rolle und hat praktisch keinen Einfluss auf die Spannung. Ganz anders sieht es aus, wenn sich der Akku seiner Kapazitätsgrenze nähert. Dann können wenige Wochen reichen, um die Zellenspannung so weit absinken zu lassen, dass der Akku dauerhaft beschädigt wird. Kalte Temperaturen, die oft bei der Winterlagerung auftreten, beschleunigen diese Entwicklung, da sich die Spannungslage dadurch weiter verschlechtert.
Das BMS und die geheimen Mitesser
Ein zusätzlicher Faktor ist der Energieverbrauch der Batterieelektronik. Dinge wie Bluetooth-Module, das BMS selbst, Anzeigen und Displays verbrauchen alle etwas Strom. Selbst kleine interne Verbraucher summieren sich über Monate. Darüber hinaus gibt es erhebliche Unterschiede im Eigenverbrauch zwischen Batteriemarken und sogar Modellen einer einzelnen Marke. Hinterhältig dabei: Das BMS berechnet den SOC mithilfe eines internen Shunts, dieser hat aber oft nicht die nötige Auflösung, um die sehr kleinen Ströme des Eigenverbrauchs zu erfassen, womit der per App angezeigte Ladezustand des Akkus mit der Zeit stark vom tatsächlichen Füllstand abweichen kann. Darüber hinaus schalten sich einige BMS ab, wenn die Batterie ausgeschaltet wird oder in den Schlafmodus geht, und erfassen den Ladungsverlust über die Zeit nicht mehr.
Ein Akku, der im Herbst mit fast voller Ladung eingewintert wird, kann infolgedessen nach mehreren Monaten im ausgeschalteten Zustand immer noch 75 Prozent Ladung anzeigen. Er kann jedoch eine Spannung von 12,7 Volt besitzen, was darauf hinweist, dass die tatsächliche Ladung sehr viel geringer ist. Erst wenn der Akku einmal vollständig aufgeladen wird, synchronisieren sich die Anzeigen wieder.
Zwei Ursachen für den Akku-Tod
- Mangelnde Restkapazität: Der Ladezustand der Akkus war zu gering, um die Selbstentladung und den Eigenverbrauch des BMS für die Dauer der Lagerung zu überbrücken, insbesondere bei sehr kalten Temperaturen.
- Kriechströme und vergessene Verbraucher: Je nach Hersteller lassen sich die Akkus manuell abschalten oder in einen Schlafmodus versetzen, um den Energieverbrauch des BMS zu verringern. Vergisst man dies, kann der Eigenverbrauch den Akku über Monate entladen, siehe oben. Vergessene Verbraucher oder Kriechströme einer fehlerhaften Elektrik können die Akkus ebenfalls schneller entladen als geplant, daher sollte man das Bordnetz im Winter per Hauptschalter vom Akku trennen.
Wie viel Kapazität nötig ist, um die erste Ursache zu vermeiden, wird durch die Selbstentladung der Zellen und den Eigenverbrauch der Batterie bestimmt. In der Regel ist der Eigenverbrauch der größere Übeltäter. Eigentlich soll das BMS nur wenige Milliampere verbrauchen und im Idealfall nach einiger Zeit ohne Ladung oder Entladung in einen noch sparsameren Energiesparmodus wechseln. Das funktioniert aber nicht immer zuverlässig. Schläft das BMS nicht wie geplant ein, kann es bis zu 200 Milliampere verbrauchen. Das hört sich nicht nach viel an, genügt aber, um einen 200-Ah-Akku in rund 40 Tagen Lagerung vollständig zu entladen. Wichtig zu beachten: Die Parallelschaltung mehrerer Akkus ändert daran nichts, da jeder Akku sein eigenes BMS besitzt und sich dementsprechend auch einzeln entlädt.
Derart entladen dürfte die Spannung der Zellen bei rund 2,5 Volt liegen, ein Wert, bei dem die meisten BMS den Akku vom Bordnetz trennen, um ihn vor weiterer Tiefentladung und Zellenschäden zu schützen. Das Abschalten der Verbraucher kann die Todesspirale aber nicht immer stoppen. Mit jeder Stunde, in der die Spannung im unteren Bereich liegt, sinken die Kapazität und die Spannung mit zunehmender Geschwindigkeit. Schließlich fällt die Spannung so weit ab, dass das BMS nicht mehr mit Strom versorgt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt sind die Lithiumakkus bereits in Gefahr, denn es kann sein, dass sich das BMS auch durch das Anlegen einer externen Spannung nicht mehr reaktiviert lässt. Damit ist ein Ladevorgang von außen nicht mehr möglich und der Akku in der Regel ein Fall für den Support des Herstellers.
Akute Gefahr bei strengem Frost
Bei Temperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt sollten Eigner ihre Akkus besonders im Blick haben. Die Kombination aus reduzierter Kapazität bei Kälte, erhöhtem BMS-Verbrauch und der Tatsache, dass viele Boote seit Oktober nicht mehr nachgeladen wurden, ist kritisch. Ein Akku, der im November noch bei 75 Prozent lag, kann jetzt bereits unter 40 Prozent gefallen sein – und damit in einem Bereich, in dem die Spannung schnell einbricht. Wer die Möglichkeit hat, sollte zeitnah den Ladezustand prüfen. Liegt die Zellenspannung nur noch bei knapp über zehn Volt, ist Nachladen angesagt. Dazu müssen Akkus im Zweifel ausgebaut und ins Warme verfrachtet werden, denn die Zellentemperatur sollte dazu über null Grad liegen.
Drei Taktiken um die Lithiumakkus am Leben zu halten
Eigentlich sollten in der Anleitung jedes Akkus Hinweise zur korrekten Langzeitlagerung zu finden sein. Diese gilt es, auch mit Blick auf mögliche Garantieansprüche, zu befolgen, zumal es Systeme mit dedizierten Winter- und Schlafmodi gibt. Leider zeigt die Praxis, dass nicht jeder Hersteller auf die Thematik eingeht. Für diesen Fall lässt sich die Tiefentladung der Akkus mit diesen drei Taktiken verhindern:
1. Regelmäßig nachladen. Die meisten Hersteller empfehlen, die Akkus mit einem Ladezustand zwischen 60 und 80 Prozent einzuwintern und spätestens nach drei Monaten nachzuladen. Um den tatsächlichen Ladezustand mit der Anzeige des BMS oder eines externen Batteriemonitors zu synchronisieren, sollte man die Akkus vollständig laden und anschließend wieder auf die gewünschte Lagerkapazität entladen. Damit das Entladen nicht zu lange dauert, sind in der Regel große Verbraucher nötig, beispielsweise ein leistungsstarker Inverter. Potentielles Problem dabei: Lithiumakkus sollten nicht bei Temperaturen unter Null geladen werden. Längere Frostperioden gilt es also im Auge zu behalten, zumal es lange dauern kann, bis die Akkuzellen wieder aufgetaut sind. Vorsicht ist auch bei Akkus mit interner Heizung geboten. Sollte das vorhandene Ladegerät weniger Leistung besitzen, als die Heizelemente im Betrieb benötigen, wird der Akku weiter entladen.
2. Am Ladegerät lassen. Wenn Landstrom verfügbar ist, kann der Eigenverbrauch per Ladegerät gepuffert werden. Dabei ist es wichtig, die Ladeschlussspannung herabzusetzen. Statt der bei Lithiumakkus üblichen 14,2 bis 14,6 Volt sollten 13 bis 13,2 Volt eingestellt werden. So wird der Akku nicht zu 100 Prozent geladen und altert weniger. Zum Saisonbeginn nicht vergessen, die Ladeschlussspannung zurückzustellen, sonst steht nicht die vollständige Kapazität zur Verfügung. Da das Ladegerät nur zum Puffern des Eigenverbrauchs dient, fließt so gut wie kein Strom in die Zellen, womit auch Frostperioden weniger problematisch sind.
3. Die Akkus mit nach Hause nehmen. Damit ist man vor Kriechströmen und unentdeckten Verbrauchern sicher, muss aber trotzdem Selbstentladung und Eigenverbrauch des BMS im Auge behalten. Bei frostfreier Lagerung kann man immerhin witterungsunabhängig nachladen.
