Kleine LFP-Batterie oder große NMC-Batterie – welche sollte man wählen? Das Beispiel des Kia EV2

LFP-Batterien werden immer häufiger in erschwinglichen Elektroautos eingesetzt, während die Modelle mit langer Reichweite in der Regel weiterhin auf NMC-Technologie setzen. Doch welche Unterschiede gibt es im Gebrauch, und welche sollte man bevorzugen? Der Kia EV2, der beide Arten von Batterien anbietet, stellt ein erstes Fallbeispiel zum Untersuchen dar.

Die Wahl zwischen verschiedenen für denselben Elektroauto-Antrieb angebotenen Batterien bedeutete in der Regel lediglich ein Abwägen zwischen Reichweite, Ladezeit und Leistung im Verhältnis zum Preis, unter der einfachen Prämisse: Je teurer, desto leistungsstärker, desto größere Reichweite und desto schnellere Ladezeit. Doch mit dem Aufkommen von LFP-Batterien ändern sich die Regeln. Diese werden zunehmend von Herstellern für „kleinere“ Modelle bevorzugt, während die größeren weiterhin NMC-Batterien nutzen. Das gilt für den Kia EV2, der uns heute als Beispiel dient, aber auch für eine ganze neue Generation von Modellen des Volkswagen-Konzerns wie den ID.Polo, den Skoda Epiq oder die Cupra Raval – sowie bald auch bei Renault, insbesondere beim R5, Mégane und Scenic. Dadurch wird die Gleichung etwas komplizierter.

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Nehmen wir unseren koreanischen kleinen Elektro-SUV, der in zwei Kapazitätsvarianten erhältlich ist – 42,2 und 61 kWh – allerdings mit zwei unterschiedlichen Batterietechnologien. Die kleinere Batterie ist vom Typ LFP (Lithium-Eisen-Phosphat), während die größere eine NMC-Technologie (Nickel-Mangan-Kobalt) verwendet. Bei der Betrachtung ihrer technischen Eigenschaften kommen einige unerwartete Ergebnisse zum Vorschein: Die kleinere Batterie wird mit dem leistungsstärksten Motor kombiniert, weist den höchsten Spannungspegel sowie einen höheren Ladepeak auf. Im Gegensatz dazu speichert die größere Batterie fast 45 % mehr Energie – und das bei nur wenigen zusätzlichen Kilogramm Gewicht.

Welchen sollte man also wählen?

317 oder 453 km: Die Reichweite macht natürlich den Unterschied

Fangen wir mit dem Einfachsten an. Mit seinen 42,2 kWh ermöglicht die LFP-Batterie dem EV2 je nach Konfiguration eine WLTP-Reichweite von bis zu 317 km. Mit der 61 kWh großen NMC-Batterie steigt die maximale Reichweite auf 453 km. Der Unterschied beträgt somit 136 km, was etwa 43 % mehr Reichweite entspricht.

Für ein Fahrzeug, das hauptsächlich für tägliche Fahrten gedacht ist, reichen die etwa 300 km der kleineren Batterie für viele Autofahrer völlig aus, besonders wenn eine Lademöglichkeit zu Hause vorhanden ist. Um den EV2 zum Hauptfahrzeug im Haushalt zu machen und längere Strecken zurückzulegen, sind die 61 kWh natürlich viel interessanter.

Bis hierhin gilt: kleine Kapazität bedeutet kleine Reichweite, große Kapazität bedeutet große Reichweite – das ist doch klassisch. Doch genau hier wird es kompliziert.

Nur 6 kg Unterschied zwischen den beiden Batterien!

Das ist vermutlich das überraschendste Merkmal der beiden Pakete: Die 42,2 kWh starke LFP-Batterie wiegt 319 kg, während die 61 kWh starke NMC-Batterie 325 kg wiegt. Mit anderen Worten, die beiden unterscheiden sich nur um 6 kg – obwohl die NMC-Batterie 18,8 kWh Speicherkapazität aufweist, was fast 45 % mehr Energie bedeutet. Dieser Unterschied verdeutlicht einen der Hauptnachteile von LFP: Ihre Energiedichte ist in der Regel geringer als die der NMC-Chemien. Bei vergleichbarer Masse oder Größe ermöglicht daher die NMC-Batterie einen größeren Energiespeicher.

Dennoch sollte man vermeiden, aus diesen Zahlen eine direkte Vergleich der Zelldichte abzuleiten. Kia gibt die Masse der vollständigen Batteriepakete an, die auch ihre Struktur, ihr Kühlsystem, ihre Elektronik sowie Schutzmaßnahmen umfassen. Die Architektur kann von einer Batterie zur anderen erheblich unterschiedlich sein. Für den Fahrer bleibt jedoch die Beobachtung bemerkenswert: Ein Anstieg von 42,2 auf 61 kWh beeinträchtigt die Masse des EV2 kaum.

Für den Hersteller gibt es einen weiteren Vorteil daran, ein Fahrzeugprogramm mit mehr oder weniger gleichem Gewicht zu haben: Man muss die Bodenverbindung oder die Bremsanlage nicht je nach Batterie anpassen.

Auch die kleine LFP-Batterie hat ihre Vorteile

Warum verwendet Kia dann LFP für seine kleine Batterie? Diese Chemie weist mehrere Vorteile auf, darunter eine gute thermische Stabilität. Zudem ist sie für ihre Langlebigkeit bekannt: Bei vergleichbaren Eigenschaften halten diese Zellen oft mehr vollständige Lade- und Entladezyklen aus, bevor es zu einer erheblichen Abnutzung kommt.

Sie vertragen außerdem häufige 100%-Ladungen besser, was dazu beiträgt, den Unterschied in der Reichweite teilweise auszugleichen. Zudem ist es notwendig und wird regelmäßig vom Bordcomputer gefordert, eine vollständige Ladung durchzuführen, um die Zellen auszugleichen – ein ganz anderes Thema, zu dem Soufyane bald wieder zurückkehren wird.

Das bedeutet natürlich nicht, dass eine NMC-Batterie niemals vollständig aufgeladen werden darf, doch sie dauerhaft in einem Zustand mit sehr hoher Ladekapazität zu belassen, ist traditionell weniger vorteilhaft für ihre Haltbarkeit.

Warum liefert die kleine Batterie mehr Leistung?

Noch eine Besonderheit: Die EV2 mit kleiner Batterie ist trotz eines vermutlich identischen Motors leistungsstärker als die mit großer Batterie. Die erste ist auf eine maximale Leistung von 107,8 kW (147 PS) ausgelegt, während die NMC-Batterie 99,5 kW (135 PS) liefert. Das Drehmoment bleibt bei 250 Nm gleich. In Abhängigkeit von der Version benötigt das Fahrzeug mit der kleinen Batterie etwa 8,5 bis 8,7 Sekunden für die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h, während es mit der großen Batterie 9,5 bis 9,7 Sekunden braucht.

Kommt man hier wieder auf die inhärenten Eigenschaften von LFP gegenüber NMC zurück? Ja … aber auch wieder nein. Zwar spielt die Chemie eine Rolle, da sie insbesondere die Spannung einer Zelle, ihren inneren Widerstand, ihr thermisches Verhalten sowie den Strom beeinflusst, der bei Entladung aufgenommen werden kann. Es gibt jedoch keine einfache Regel, nach der „eine LFP mehr Leistung liefert als eine NMC“ – oder umgekehrt. Vergleichsstudien an Zellen zeigen, dass sich die Leistungsmerkmale stark je nach gewählter Zelle und deren Konstruktion unterscheiden, jenseits der reinen Chemie.

In dem Fall des EV2 ist das besonders wichtig, weil man hier etwas etwas Paradoxales beobachten kann. Eine NMC-Zelle weist in der Regel eine höhere Nennspannung auf als eine LFP-Zelle – typischerweise etwa 3,6–3,7 V gegenüber 3,2–3,3 V. Dennoch weist gerade das vollständige LFP-Akku-Modul des EV2 die höchste Spannung auf: 358 V gegenüber 297 V. Das bedeutet sehr wahrscheinlich, dass die beiden Akku-Module keine gleiche serielle/parallele Architektur aufweisen. Kia muss mehr LFP-Zellen in Reihe schalten, um 358 V zu erreichen, während die Anordnung der NMC-Batterien eher auf die Kapazität in Ah ausgerichtet ist. Das stimmt mit den von uns ermittelten Werten überein:

LFP: 358 V × 118,2 Ah ≈ 42,3 kWh

NMC: 297 V × 206 Ah ≈ 61,2 kWh

Dort könnte tatsächlich eine Spannungsunterschiede von 147 PS gegenüber 135 PS auftreten. Um etwa 108 kW bei 358 V bereitzustellen, sind grob geschätzt etwa 301 A erforderlich. Um dieselben 108 kW bei 297 V zu erzeugen, wären etwa 364 A nötig – das entspricht einem zusätzlichen Strombedarf von rund 21 %.

Aber das beweist immer noch nicht, dass Kia die NMC-Version aufgrund der 297 V auf 99,5 kW beschränkt. Der Akkupack könnte durchaus so konzipiert sein, mehr Strom aufzunehmen. Die Beschränkung könnte von den Zellen, dem BMS, dem Wechselrichter, der Verkabelung, der Wärmeverwaltung oder einfach von Kias Kalibrierungsentscheidungen ausgehen.

Schnelles Aufladung bringt ein weiteres Ergebnis mit sich, das auf den ersten Blick paradox erscheint. Kia gibt an, dass die kleine Batterie in 29 Minuten von 10 auf 80 Prozent lädt, während die große Batterie dafür nur 30 Minuten benötigt. Ein Zeitunterschied von einer Minute – obwohl die größere Batterie fast 45 Prozent mehr Energie speichern kann!

Auch der Unterschied in der Chemie kann dazu beitragen, die unterschiedlichen Ladekurven der beiden Batterien zu erklären, da LFP- und NMC-Zellen nicht dieselben elektrischen und thermischen Eigenschaften aufweisen. Doch das erklärt noch nicht alles: Genau wie bei der Leistung sind auch die genaue Art der Zellen, ihre Anordnung im Pack, die Kühlung sowie die Strategie des BMS entscheidend.

Der Fall des EV2 ist ein gutes Beispiel dafür. Die kleine LFP-Batterie erreicht einen leicht höheren Spitzenwert von 118 kW im Vergleich zu 112 kW bei der NMC-Batterie. Dennoch ergeben unsere Berechnungen auf Basis der Kia-Daten für einen Ladevorgang von 10 bis 80 Prozent eine theoretische Durchschnittsleistung von etwa 61 kW gegenüber 85 kW bei der NMC-Batterie. Die größere Batterie muss daher viel länger eine hohe Leistung aufrechterhalten. Entscheidend ist somit die Ladekurve und damit die durchgehend aufrechterhaltene Durchschnittsleistung während der gesamten Ladezeit. Diese lässt sich recht einfach anhand offizieller Daten schätzen. Der Ladevorgang von 10 auf 80 Prozent entspricht 70 Prozent der Batteriekapazität. Bei der kleinen LFP-Batterie:

42,2 × 70 % = 29,5 kWh

Theoretisch werden diese 29,5 kWh in 29 Minuten wieder aufgeladen, was einer Durchschnittsleistung von etwa 61 kW entspricht.

Bei der größeren NMC-Batterie:

61 × 70 % = 42,7 kWh

Diese Energie in 30 Minuten wiederzugewinnen entspricht einer durchschnittlichen Leistung von etwa 85 kW. Das verändert völlig die Einschätzung der Eigenschaften. Die große Batterie weist eine theoretische durchschnittliche Leistung im Bereich von 10–80 % um etwa 40 % höher auf als die kleine. Sie gewinnt in nur einer zusätzlichen Minute etwa 13 kWh mehr zurück.

Achtung: Die Werte von 61 und 85 kW sind keine Messwerte, die an einer Ladesäule erfasst wurden, sondern theoretische Durchschnittswerte, die auf der Grundlage der von Kia angegebenen Kapazitäten und Zeiten berechnet wurden. Die tatsächlich verfügbaren Kapazitäten, die Puffer des BMS sowie Verluste beim Aufladen verhindern, dass genaue Werte ermittelt werden können. Dennoch zeigen sie sehr gut, warum der Ladepeak niemals isoliert betrachtet werden sollte. Eine Batterie, die kurzzeitig einen sehr hohen Wert erreichen kann, ist nicht unbedingt diejenige, die am schnellsten auflädt. Eine weniger spektakuläre Leistung, die jedoch über einen viel längeren Zeitraum aufrechterhalten wird, kann ein besseres Ergebnis liefern.

Und wie viel kostet die große Batterie?

Zur gleichen Energiekapazität ist die Herstellung eines LFP-Akkupacks in der Regel günstiger als die eines NMC-Akkupacks. Der Hauptgrund liegt in den Kathodenmaterialien. LFP verwendet Eisen und Phosphat, die reichlich vorhanden sind und relativ günstig sind, während in NMC-Kathoden Nickel, Mangan und Kobalt enthalten sind, die deutlich teurer sind und einer größeren Preisschwankung unterliegen.

Das ist übrigens einer der Hauptgründe für den Aufstieg von LFP in Elektrofahrzeugen der Einstiegs- und Mittelklasse: Man opfert einen Teil der Energiedichte, um die Kosten pro kWh zu senken. Dadurch kann ein günstigerer Akku angeboten werden, wenn Masse und Größe nicht die entscheidenden Kriterien sind.

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Und letztendlich ist es wohl die Zahl, die bei der Entscheidung am meisten ins Gewicht fallen wird. Der Kia EV2 beginnt bei 26.670 € mit der 42,2 kWh großen LFP-Batterie in der Light-Ausstattung, die nicht mit der größeren Batterie erhältlich ist. In der Air-Ausstattung kostet die kleinere Batterie 28.820 €, die größere Batterie 33.320 €, was einem Aufpreis von 4.500 € entspricht. In der Earth-Ausstattung steigt der Preis von 31.320 € auf 35.320 € – der Unterschied beträgt diesmal 4.000 €. Schließlich ist die GT-Line für 37.320 € ausschließlich mit der 61 kWh großen Batterie verfügbar.

Daher muss man bei vergleichbaren Ausstattungen im Grunde fragen: Rechtfertigt eine zusätzliche maximale Reichweite von 136 km für Sie einen Aufpreis von etwa 4.000 bis 4.500 €? Die Antwort hängt hier völlig von Ihrem Verwendungszweck ab.

Also, LFP oder NMC?

Letztendlich gibt es keine Technologie, die systematisch der anderen überlegen ist. Für ein Auto, das in erster Linie für tägliche Fahrten gedacht ist, hat die LFP-Batterie starke Vorteile: Sie ist günstiger, langlebiger und bietet für die meisten Anwendungen ausreichende Autonomie. Der NMC behält jedoch einen entscheidenden Vorteil, wenn viel Energie unter Berücksichtigung von Masse und Packmaß transportiert werden muss, was ihn besonders für Modelle mit großer Reichweite relevant macht.

Der Kia EV2 zeigt vor allem, dass man diese Wahl nicht allein auf die Chemie reduzieren sollte. Die Architektur des Akkupacks, die Spannung, die verwendeten Zellen, die Wärmeverwaltung oder die Ladestrategie können manchmal unerwartete Ergebnisse liefern. Hier ist der kleine LFP-Akku leistungsstärker und weist den höchsten Ladepeak auf, während der große NMC in fast derselben Zeit deutlich mehr Energie speichern kann. Beim Kauf ist es daher besser, auf die Verwendung des Autos – sowie auf den gesamten technischen Datenblattinhalt – zu achten, anstatt nur auf die drei Buchstaben nach „Batterie“ zu schauen.