Billigare LG-batteri använder mangan för GM-lastbilar med en räckvidd på 400 miles

Litium-mangan-batterier (LMR) har länge framhållits som nästa stora grej för elbilar, bland annat av Elon Musk. Utan nickel eller kobolt, men istället med billigt och rikligt förekommande mangan, kan deras energitäthet mäta sig med de dyra cellerna som används i elbilar med lång räckvidd eller hög prestanda.

Problemet med LMR-batterikemins sammansättning har dock alltid varit stabiliteten. LMR-katoder tenderar att avge gas under laddningscyklerna. Detta är ett hanterbart problem i en liten enhet som Duracells mangan-AA-batterier, som kostar under en dollar på Amazon, men ett allvarligt problem för stora celler av den typ som används i riktiga eldrivna lastbilar eller SUV:ar.

LG Energy Solution, som samarbetar med professor Jongwoo Lims team vid kemiska institutionen vid Seoul National University, säger att man nu har fastställt exakt varför detta sker och åtgärdat problemet. Enligt den gemensamma studien beror gasbildningen på syre inuti katoden som oxideras under laddningen men inte återgår helt till sitt ursprungliga tillstånd under urladdningen, vilket kan skada cellens inre struktur.

Lösningen visade sig nästan uteslutande handla om spänningshantering. Genom att sänka den övre laddningsspänningen från 4,6 V till 4,3 V ökade reduktionsgraden för det oxiderade syret från 86 procent till 97 procent, och genom att sänka urladdningsgränsen från 3,0 V till 2,0 V kunde syret återhämta sig nästan helt.

LG Energy Solution omformade därefter driftspänningsintervallet och sänkte temperaturen under cellens formningsprocess, vilket därmed undertryckte oönskad gasbildning i en uppsättning stora 40 Ah-celler. Tack vare dessa förbättringar av spännings- och temperaturhanteringen behöll litium-mangan-batteripaketet mer än 92 % av sin ursprungliga kapacitet även efter 883 laddnings- och urladdningscykler.

Siffran innebär att LMR-kemin klarar av tillverkning i fordonsskala istället för att bara vara ett konceptbevis i laboratoriet, vilket ledde till att LG publicerade sina resultat som en peer-reviewed innovation i Nature Communications. Företaget har redan satsat på LMR på tillverkningsnivå, eftersom det har ingått ett samarbete med GM för att införa prismatiska LMR-celler i sina framtida eldrivna lastbilar och SUV:ar senast 2030.