De experimentele LMR-batterij van LG behoudt 92% van zijn capaciteit na 883 laadcycli.

• LG heeft manieren ontdekt om de duurzaamheid van LMR-batterijen te verbeteren door de bedrijfsspanning en het productieproces aan te passen.
• LMR-batterijen zijn goedkoper dan nikkelrijke batterijen en hebben een hogere energiedichtheid dan LFP-batterijen.
• De resultaten zijn veelbelovend, maar de laadsnelheid, de prestaties bij koud weer en de daadwerkelijke levensduur moeten nog worden bewezen.

Het idee van goedkopere accu's voor elektrische voertuigen klinkt geweldig, totdat die accu's hun primaire functie beginnen te verliezen. Dit is al lange tijd een groot probleem bij lithium-mangaanrijke (LMR) accu's, die veelbelovende alternatieven zijn voor goedkope chemicaliën zoals lithium-ijzerfosfaat (LFP). Deze accu's zijn veelbelovend qua kosten en energiedichtheid, maar er blijven veel vragen over hun levensduur.

LG Energy Solution en de Seoul National University hebben een nuttig antwoord gevonden op ten minste een deel van dit probleem. Hun experimentele LMR-batterijcellen behielden een indrukwekkende 92.2% van hun oorspronkelijke capaciteit na 883 laad-ontlaadcycli. Van elektrische voertuigen wordt doorgaans verwacht dat ze tussen de 1000 en 2000 laadcycli meegaan.

Professor Jungwoo Lim van de Seoul National University verklaarde in het onderzoek: "Deze studie identificeerde de oorzaken van degradatie in LMR-batterijen vanuit het perspectief van zuurstofreversibiliteit en toonde aan dat de celstabiliteit kan worden verbeterd door alleen al het ontwerp van het elektrochemische protocol. We hebben bevestigd dat het bereiken van langdurige stabiliteit in LMR-batterijen een uitgebreide studie vereist van niet alleen de laadomstandigheden, maar ook de ontlaadomstandigheden."

LMR-batterijen zijn een ander lid van de lithium-ionbatterijfamilie , met een kathode die grotendeels afhankelijk is van mangaan. De aantrekkingskracht van deze chemie is eenvoudig te verklaren: mangaan is goedkoper en komt vaker voor dan nikkel en kobalt. Door grotere hoeveelheden mangaan te gebruiken, is er minder behoefte aan dure componenten, terwijl de batterij niet alleen goedkoop is, maar ook net zo goed presteert als een conventionele nikkel-kobalt-mangaan (NCM)-batterij.

In deze recente experimenten probeerde LG de zuurstofreacties in de kathode beter te beheersen. Zuurstof is essentieel voor de energieopslag in LMR-batterijen, maar de reacties die het in de cel veroorzaakt, moeten tijdens het ontladen worden omgekeerd. Anders kan de structuur beschadigd raken en kunnen er gassen ophopen, wat ongewenst is in een afgesloten batterijcel.

De onderzoekers pasten de bedrijfsspanningen aan om deze reacties beter te beheersen. Door de laaddrempel te verlagen van 4.6 V naar 4.3 V verbeterde het zuurstofherstel van 86% naar 97%. Ook het toestaan ​​van ontlading tot 2 V in plaats van 3 V droeg hieraan bij. LG combineerde deze aanpassingen met een lage-temperatuurvormingsproces, het initiële conditioneringsproces dat de cellen tijdens de productie ondergaan. Dit verbeterde protocol hielp tevens bij het verminderen van gasvorming en structurele schade.

LG legt uit: "Dit onderzoek pakt een van de belangrijkste uitdagingen voor LMR-batterijen aan. Het laat zien dat een stabiele levensduur van de batterij zelfs in grootschalige cellen kan worden gegarandeerd door effectieve onderdrukking van gasvorming. Dit vormt een belangrijke basis voor groei in de markt voor de volgende generatie LMR-batterijen."

Sommige autofabrikanten investeren al fors in LMR-technologie. GM verwacht aanzienlijke kostenbesparingen te realiseren door deze technologie toe te passen in zijn elektrische productievoertuigen . Maar goedkopere componenten alleen zijn niet voldoende. LMR-batterijen kampen met capaciteitsverlies en spanningsdaling, wat beide het vermogen van de batterij vermindert.

GM voorspelde een 33% hogere energiedichtheid voor LFP-batterijen tegen vergelijkbare kosten als zijn LMR-cellen. De veelbelovende eigenschappen van LMR zijn een van de redenen waarom het bedrijf heroverweegt of LFP-batterijen wel thuishoren in zijn toekomstige assortiment elektrische voertuigen. GM en LG hadden eerder plannen aangekondigd om LMR-batterijen in de VS te produceren tegen 2028.

Hoewel dit nieuwe onderzoek van LG veelbelovend is, moet het bedrijf nog aantonen of de LMR-cellen qua laadsnelheid, prestaties bij koud weer of levensduur beter presteren dan de in de productiefase verkrijgbare LFP-batterijen. Desondanks is dit een stap vooruit en blijven LMR-batterijen in de belangstelling staan, maar pas wanneer we ze in een productieversie van een elektrische auto zien, weten we hoe goed deze belofte wordt waargemaakt na de overstap van het laboratorium naar de auto.