Eksperymentalna bateria LMR firmy LG zachowuje 92% swojej pojemności po 883 cyklach.

• Firma LG odkryła sposoby na zwiększenie trwałości akumulatorów LMR poprzez modyfikację napięcia roboczego i procesu produkcyjnego.
• Akumulatory LMR są tańsze od akumulatorów niklowych i mają większą gęstość energii niż akumulatory LFP.
• Wyniki są obiecujące, ale szybkość ładowania, wydajność w niskich temperaturach i rzeczywista żywotność wciąż nie zostały potwierdzone.

Pomysł tańszych akumulatorów do pojazdów elektrycznych brzmi świetnie, dopóki nie zaczną one tracić swojej pierwotnej funkcji. Od dawna stanowi to poważny problem w przypadku akumulatorów litowo-manganowych (LMR), które stanowią obiecującą alternatywę dla tanich substancji chemicznych, takich jak litowo-żelazowo-fosforan (LFP). Akumulatory te są bardzo obiecujące pod względem kosztów i gęstości energetycznej, ale wciąż pozostaje wiele pytań dotyczących ich żywotności.

LG Energy Solution i Uniwersytet Narodowy w Seulu udzieliły pomocnego rozwiązania przynajmniej części tego problemu. Ich eksperymentalne ogniwa akumulatorowe LMR zachowały imponujące 92.2% swojej początkowej pojemności po 883 cyklach ładowania i rozładowania. Oczekuje się, że pojazdy elektryczne wytrzymają zazwyczaj od 1000 do 2000 cykli ładowania.

Profesor Jungwoo Lim z Uniwersytetu Narodowego w Seulu stwierdził w badaniu: „Badanie to zidentyfikowało przyczyny degradacji akumulatorów LMR z perspektywy odwracalności tlenowej i wykazało, że stabilność ogniw można poprawić poprzez samo opracowanie protokołu elektrochemicznego. Potwierdziliśmy, że osiągnięcie długoterminowej stabilności akumulatorów LMR wymaga kompleksowego badania nie tylko warunków ładowania, ale także warunków rozładowania”.

Akumulatory LMR to kolejny członek rodziny akumulatorów litowo-jonowych , charakteryzujący się katodą silnie opartą na manganie. Urok tej chemii jest łatwy do wytłumaczenia: mangan jest tańszy i występuje w większej ilości niż nikiel i kobalt. Zastosowanie go w większych ilościach zmniejsza zapotrzebowanie na drogie komponenty, a jednocześnie pozwala na stworzenie akumulatora, który jest nie tylko niedrogi, ale również działa równie dobrze, jak konwencjonalny akumulator niklowo-kobaltowo-manganowy (NCM).

W ostatnich eksperymentach firma LG dążyła do lepszego kontrolowania reakcji tlenowych w katodzie. Tlen pomaga akumulatorom LMR magazynować energię, ale reakcje, które wywołuje w ogniwie, muszą zostać odwrócone podczas rozładowywania. W przeciwnym razie struktura mogłaby ulec uszkodzeniu, a gazy mogłyby się gromadzić, co jest niepożądane w szczelnie zamkniętym ogniwie akumulatora.

Naukowcy zmodyfikowali napięcia robocze, aby lepiej kontrolować te reakcje. Obniżenie progu odcięcia ładunku z 4.6 V do 4.3 V poprawiło odzysk tlenu z 86% do 97%. Pomogło również umożliwienie rozładowania do 2 V zamiast 3 V. Firma LG połączyła te modyfikacje z procesem formowania w niskiej temperaturze, czyli wstępnym procesem kondycjonowania ogniw podczas produkcji. Ten ulepszony protokół pomógł również zmniejszyć generowanie gazów i uszkodzenia strukturalne.

LG wyjaśnia, że ​​„niniejsze badania odpowiadają na jedno z kluczowych wyzwań stojących przed bateriami LMR. Wykazują one, że stabilną żywotność baterii można zapewnić nawet w ogniwach wielkoskalowych dzięki skutecznemu tłumieniu generowania gazów, co stanowi ważną podstawę rozwoju rynku baterii LMR nowej generacji”.

Niektórzy producenci samochodów już teraz inwestują znaczne środki w technologię LMR. GM spodziewa się znacznych oszczędności dzięki wdrożeniu tej technologii w produkowanych przez siebie pojazdach elektrycznych . Jednak same tańsze komponenty nie wystarczą. Akumulatory LMR cierpią na spadek pojemności i napięcia, co zmniejsza ich moc wyjściową.

GM przewidział o 33% wyższą gęstość energii w akumulatorach LFP przy koszcie zbliżonym do kosztów ogniw LMR. Obietnica LMR jest jednym z powodów, dla których firma rozważa ponowne rozważenie, czy akumulatory LFP powinny znaleźć się w jej przyszłej ofercie pojazdów elektrycznych. GM i LG ogłosiły wcześniej plany produkcji LMR w USA do 2028 roku.

Choć nowe badania LG są zachęcające, firma musi jeszcze wykazać, czy jej ogniwa LMR przewyższają produkowane akumulatory LFP pod względem szybkości ładowania, wydajności w niskich temperaturach i żywotności. To jednak postęp, który utrzymuje akumulatory LMR w centrum uwagi, ale dopóki nie zobaczymy ich w produkowanym seryjnie samochodzie elektrycznym, nie będziemy wiedzieć, jak dobrze ta obietnica sprawdzi się po przeniesieniu z laboratorium do samochodu.