Az olcsóbb LG-akkumulátor mangánt használ a 400 mérföldes hatótávolságú GM-teherautókhoz

A lítium-mangán (LMR) elemeket már régóta az elektromos járművek következő nagy áttöréseként hirdetik, többek között Elon Musk is. Nikkel és kobalt nélkül, helyette olcsó és bőségesen rendelkezésre álló mangán felhasználásával energiasűrűségük felveheti a versenyt a nagy hatótávolságú vagy nagy teljesítményű elektromos járművekbe beépített drága cellákéval.

Az LMR-akkumulátorok kémiai összetételével kapcsolatos probléma azonban mindig is a stabilitás volt. Az LMR-katódok hajlamosak gáz képződésére a töltési ciklusok során. Ez egy kezelhető kellemetlenség olyan kis egységeknél, mint a Duracell mangán AA-elemek, amelyek az Amazonon kevesebb mint egy dollárért kaphatók, de komoly problémát jelent az olyan nagy cellák esetében, amelyeket valódi elektromos teherautókba vagy SUV-okba építenek be.

Az LG Energy Solution, a Szöuli Nemzeti Egyetem Kémiai Tanszékén dolgozó Jongwoo Lim professzor csapatával együttműködve, közölte, hogy most már pontosan meghatározta, miért történik ez, és kijavította a hibát. A közös tanulmány szerint a gázképződés oka a katód belsejében található oxigén, amely töltés közben oxidálódik, de kisütés közben nem tér vissza teljesen eredeti állapotába, ami károsíthatja az elem belső szerkezetét.

A megoldás szinte kizárólag a feszültségszabályozáson alapult. A felső töltési feszültség 4,6 V-ról 4,3 V-ra történő csökkentése az oxidált oxigén redukciós arányát 86 százalékról 97 százalékra emelte, míg a kisütési küszöbérték 3,0 V-ról 2,0 V-ra történő csökkentése lehetővé tette az oxigén szinte teljes visszanyerését.

Az LG Energy Solution ezután újratervezte az üzemi feszültségtartományt, és csökkentette a hőmérsékletet a cella formázási folyamata során, így gátolva a nemkívánatos gázképződést egy sor nagy, 40 Ah-s cellában. Ezeknek a feszültség- és hőkezelési fejlesztéseknek köszönhetően a lítium-mangán akkumulátorcsomag 883 töltési és kisütési ciklus után is megőrizte kezdeti kapacitásának több mint 92%-át.

Ez az adat azt jelenti, hogy az LMR-kémia nem csupán laboratóriumi koncepcióbizonyítékként maradhat meg, hanem az autóipari gyártási méreteknek is megfelel, ezért az LG eredményeit szakértői értékelésen átesett innovációként benyújtotta a Nature Communications folyóiratnak. A vállalat már gyártási szinten is elkötelezte magát az LMR mellett, mivel partnerségre lépett a GM-mel annak érdekében, hogy 2030-ra prizmatikus LMR-cellákat építsenek be a jövőbeli elektromos teherautóikba és SUV-jaikba.