LG Energy Solution и Сеульский национальный университет сообщили о существенном прогрессе в разработке литий-марганцевых аккумуляторов (LMR), которые рассматриваются как перспективная и более экономичная альтернатива распространенным батареям LFP. В ходе испытаний экспериментальная ячейка сохранила 92,2% изначальной емкости после прохождения 883 циклов заряда и разряда.

Основной недостаток литий-марганцевых аккумуляторов заключается в относительно быстрой деградации. Тем не менее, данная технология привлекает внимание благодаря высокому содержанию марганца – элемента, более доступного по цене, чем никель и кобальт, и обладающего более широкой базой сырьевого обеспечения. Это открывает возможность снижения стоимости батарей без значительного ухудшения энергетической плотности.

В ходе исследований ученые сосредоточились на процессах, связанных с кислородом внутри катодного материала. Кислород играет важную роль в накоплении энергии LMR-аккумуляторов, однако реакции, в которых он участвует, должны быть обратимыми. В противном случае структура катода постепенно разрушается, ухудшаются характеристики батареи и внутри ячейки образуется газ.

Один из подходов к решению этой проблемы заключался в оптимизации рабочего напряжения. Снижение верхнего предела зарядки с 4,6 до 4,3 Вольт повысило обратимость кислородной реакции с 86% до 97%. Дополнительный положительный эффект был достигнут за счет уменьшения нижней границы разрядки с 3 до 2 Вольт.

В дополнение к этому, компания LG применила метод формирования ячейки при пониженной температуре — один из начальных этапов производства аккумуляторных батарей. Согласно выводам специалистов, комбинация этих подходов позволила одновременно уменьшить образование газов и снизить повреждения структуры катода.

Полученные результаты могут оказаться значимыми для дальнейшего использования LMR в электромобилях, однако 883 цикла пока недостаточны для утверждения о полном решении вопроса долговечности. Для тяговых батарей обычно принимают за стандарт ресурс в диапазоне от 1000 до 2000 циклов. Помимо этого, необходимо подтвердить конкурентоспособность технологии по сравнению с серийными LFP-аккумуляторами в плане скорости зарядки, функционирования при низких температурах и общего срока службы.

Технология LMR также привлекает внимание производителей автомобилей. General Motors оценивает потенциальную энергетическую плотность собственных ячеек на основе LMR примерно на 33% выше, чем у LFP, при сопоставимой стоимости. В случае успешной реализации этих характеристик в серийных батареях, технология позволит либо создавать электромобили с увеличенным запасом хода по относительно доступной цене, либо уменьшать вес и габариты аккумуляторных блоков.

Ранее General Motors и LG Energy Solution объявили о планах начать выпуск LMR-аккумуляторов в серийное производство в США к 2028 году. Новое исследование продвигает технологию на этом пути, однако для окончательной оценки ее преимуществ по сравнению с широко распространенными LFP и NCM-батареями потребуется переход от экспериментальных образцов к крупносерийному производству и эксплуатации в реальных электромобилях.