Goedkopere LG-accu maakt gebruik van mangaan voor GM-vrachtwagens met een actieradius van 400 mijl

Lithium-mangaan (LMR)-batterijen worden al geruime tijd aangeprezen als de volgende grote doorbraak voor elektrische voertuigen, onder meer door Elon Musk. Zonder nikkel of kobalt, maar met goedkoop en overvloedig aanwezig mangaan, kan hun energiedichtheid concurreren met die van de dure cellen die worden gebruikt in elektrische voertuigen met een groot bereik of hoge prestaties.

Het probleem met de chemische samenstelling van LMR-batterijen is echter altijd de stabiliteit geweest. LMR-kathodes hebben de neiging om tijdens oplaadcycli gas te genereren. Dit is een beheersbaar ongemak in een kleine eenheid zoals de Duracell-mangaans AA-batterijen die op Amazon voor minder dan een dollar te koop zijn, maar een ernstig probleem voor grote cellen van het type dat in daadwerkelijke elektrische vrachtwagens of SUV’s wordt gebruikt.

LG Energy Solution, in samenwerking met het team van professor Jongwoo Lim van de afdeling Scheikunde van de Nationale Universiteit van Seoel, zegt nu precies te hebben vastgesteld waarom dit gebeurt en het probleem te hebben verholpen. Volgens het gezamenlijke onderzoek is de gasvorming terug te voeren op zuurstof in de kathode die tijdens het opladen wordt geoxideerd, maar tijdens het ontladen niet volledig terugkeert naar zijn oorspronkelijke toestand, wat de interne structuur van de cel kan beschadigen.

De oplossing bleek vrijwel volledig te liggen in spanningsbeheer. Door de bovenste laadspanning te verlagen van 4,6 V naar 4,3 V steeg de reductiegraad van geoxideerde zuurstof van 86 procent naar 97 procent, en door de ontlaadgrensspanning te verlagen van 3,0 V naar 2,0 V kon de zuurstof zich vrijwel volledig herstellen.

LG Energy Solution heeft vervolgens het bedrijfsspanningsbereik opnieuw ontworpen en de temperatuur tijdens het vormingsproces van de cel verlaagd, waardoor ongewenste gasvorming in een reeks grote 40 Ah-cellen werd onderdrukt. Dankzij deze verbeteringen op het gebied van spannings- en temperatuurbeheer behield het lithium-mangaan-pakket zelfs na 883 laad- en ontlaadcycli nog meer dan 92 % van zijn oorspronkelijke capaciteit.

Dit cijfer betekent dat de LMR-chemie zich op automobielschaal kan bewijzen en niet louter als een proof of concept in het laboratorium blijft steken; daarom heeft LG zijn bevindingen als peer-reviewed innovatie ingediend bij *Nature Communications*. Het bedrijf zet zich op productieniveau al volledig in voor LMR, aangezien het een samenwerking is aangegaan met GM om tegen 2030 prismatische LMR-cellen toe te passen in diens toekomstige elektrische vrachtwagens en SUV’s.