La batteria sperimentale LMR di LG mantiene il 92% della sua capacità dopo 883 cicli.

• LG ha scoperto dei modi per migliorare la durata delle batterie LMR modificando le tensioni di esercizio e il processo di produzione.
• Le batterie LMR sono meno costose delle batterie ricche di nichel e hanno una densità energetica superiore rispetto alle batterie LFP.
• I risultati sono promettenti, ma la velocità di ricarica, le prestazioni a basse temperature e la durata reale nell'uso quotidiano restano da dimostrare.

L'idea di batterie per veicoli elettrici più economiche sembra ottima, finché queste batterie non iniziano a perdere la loro capacità di svolgere la funzione primaria. Questo è da tempo un problema importante per le batterie al litio-manganese (LMR), che rappresentano una promettente alternativa alle sostanze chimiche a basso costo come il litio ferro fosfato (LFP). Queste batterie sono molto promettenti in termini di costo e densità energetica, ma rimangono molti interrogativi sulla loro durata.

LG Energy Solution e l'Università Nazionale di Seoul hanno fornito una risposta utile, almeno in parte, a questo problema. Le loro celle di batteria LMR sperimentali hanno mantenuto un impressionante 92.2% della loro capacità iniziale dopo 883 cicli di carica-scarica. In genere, ci si aspetta che i veicoli elettrici durino tra i 1000 e i 2000 cicli di carica.

Il professor Jungwoo Lim dell'Università Nazionale di Seoul ha dichiarato nello studio: "Questo studio ha identificato le cause del degrado nelle batterie LMR dal punto di vista della reversibilità dell'ossigeno e ha dimostrato che la stabilità delle celle può essere migliorata attraverso la sola progettazione del protocollo elettrochimico. Abbiamo confermato che per ottenere una stabilità a lungo termine nelle batterie LMR è necessario uno studio completo non solo delle condizioni di carica, ma anche di quelle di scarica."

Le batterie LMR appartengono alla famiglia delle batterie agli ioni di litio e presentano un catodo basato principalmente sul manganese. Il vantaggio di questa tecnologia è facile da spiegare: il manganese è più economico e abbondante del nichel e del cobalto. L'utilizzo di maggiori quantità di manganese riduce la necessità di componenti costosi, consentendo al contempo di realizzare batterie non solo economiche, ma anche performanti quanto quelle convenzionali al nichel-cobalto-manganese (NCM).

In questi recenti esperimenti, LG ha cercato di controllare meglio le reazioni dell'ossigeno all'interno del catodo. L'ossigeno è ciò che permette alle batterie LMR di immagazzinare energia, ma le reazioni che provoca all'interno della cella devono essere invertite durante la scarica; altrimenti, la struttura potrebbe danneggiarsi e si potrebbe verificare un accumulo di gas, indesiderabile all'interno di una cella di batteria sigillata.

I ricercatori hanno modificato le tensioni operative per controllare meglio queste reazioni. Abbassando la tensione di interruzione della carica da 4.6 V a 4.3 V, il recupero di ossigeno è migliorato dall'86% al 97%. Anche consentire la scarica fino a 2 V anziché 3 V ha contribuito al miglioramento. LG ha combinato queste modifiche con un processo di formatura a bassa temperatura, il processo di condizionamento iniziale a cui le celle vengono sottoposte durante la produzione. Questo protocollo migliorato ha inoltre contribuito a ridurre la generazione di gas e i danni strutturali.

LG spiega che "questa ricerca affronta una delle principali sfide che le batterie LMR si trovano ad affrontare. Dimostra che è possibile garantire una durata stabile della batteria anche in celle di grandi dimensioni attraverso un'efficace soppressione della generazione di gas, fornendo una base importante per la crescita del mercato delle batterie LMR di prossima generazione".

Alcune case automobilistiche stanno già investendo massicciamente nella tecnologia LMR. GM prevede di ottenere notevoli risparmi sui costi implementando questa tecnologia nei suoi veicoli elettrici di produzione . Ma componenti più economici da soli non bastano. Le batterie LMR hanno sofferto di perdita di capacità e calo di tensione, entrambi fattori che riducono la potenza erogata dalla batteria.

GM ha previsto una densità energetica superiore del 33% per le batterie LFP a un costo simile a quello delle sue celle LMR. Le potenzialità delle batterie LMR sono uno dei motivi per cui l'azienda sta riconsiderando l'opportunità di includere le batterie LFP nella sua futura gamma di veicoli elettrici. GM e LG avevano precedentemente annunciato l'intenzione di produrre batterie LMR negli Stati Uniti entro il 2028.

Sebbene questa nuova ricerca di LG sia incoraggiante, l'azienda deve ancora dimostrare se le sue celle LMR superino le batterie LFP di produzione in termini di velocità di ricarica, prestazioni a basse temperature o durata. Si tratta comunque di un progresso, che mantiene le batterie LMR sotto i riflettori, ma finché non le vedremo in un veicolo elettrico di serie, non sapremo quanto questa promessa si manterrà una volta passata dal laboratorio all'auto.