Эти батареи могут появиться в машинах General Motors
LG Energy Solution совместно с Сеульским национальным университетом добилась заметного прогресса в разработке литий-марганцевых аккумуляторов (LMR), которые рассматриваются как потенциально более дешевая альтернатива распространенным LFP-батареям. Экспериментальная ячейка сохранила 92,2% первоначальной емкости после 883 циклов зарядки и разрядки.
Главная проблема LMR-аккумуляторов — сравнительно быстрая деградация. При этом технология привлекает высоким содержанием марганца, который дешевле никеля и кобальта и имеет более широкую сырьевую базу. Это потенциально позволяет снизить стоимость батарей без существенной потери энергетической плотности.
Исследователи сосредоточились на процессах, происходящих с кислородом внутри катодного материала. Кислород участвует в накоплении энергии LMR-ячеек, однако соответствующие реакции должны оставаться обратимыми. Если этого не происходит, структура катода постепенно разрушается, характеристики батареи ухудшаются, а внутри ячейки начинает образовываться газ.
Одним из решений стала оптимизация рабочего напряжения. Снижение верхнего предела зарядки с 4,6 до 4,3 В повысило обратимость кислородной реакции с 86% до 97%. Дополнительный эффект дало снижение нижней границы разрядки с 3 до 2 В.
Кроме того, LG использовала низкотемпературную процедуру первоначального формирования ячейки — одного из первых этапов производства аккумулятора. По данным исследователей, сочетание этих методов позволило одновременно снизить газообразование и повреждение структуры катода.
Результат может иметь значение для будущего применения LMR в электромобилях, однако 883 цикла пока не позволяют говорить о полностью решенной проблеме долговечности. Для тяговых батарей ориентиром обычно служит ресурс порядка 1000–2000 циклов. Кроме того, технологии еще предстоит доказать конкурентоспособность с серийными LFP-аккумуляторами по скорости зарядки, работе при низких температурах и общему ресурсу.
Интерес к LMR проявляют и автопроизводители. General Motors оценивает потенциальную энергетическую плотность собственных LMR-ячеек примерно на 33% выше, чем у LFP, при сопоставимой стоимости. Если эти показатели удастся реализовать в серийных батареях, технология позволит либо создавать относительно недорогие электромобили с большим запасом хода, либо уменьшать массу и размеры аккумуляторов.
GM и LG Energy Solution ранее заявляли о планах начать серийное производство LMR-аккумуляторов в США к 2028 году. Новое исследование приближает технологию к этому этапу, однако окончательно оценить ее преимущества перед массовыми LFP и NCM-батареями можно будет только после перехода от экспериментальных ячеек к крупносерийному производству и эксплуатации в реальных электромобилях.