Los cátodos ricos en litio y manganeso llevan una década siendo la idea inacabada más tentadora de la industria de las baterías: alta densidad energética, materias primas baratas, nada de cobalto. También se degradan. LG Energy Solution y la Universidad Nacional de Seúl afirman ahora haber averiguado por qué, y la solución resulta ser un cambio en la forma de cargar las celdas más que en aquello de lo que están hechas.
El trabajo se ha publicado en Nature Communications.
De dónde sale la energía extra y adónde va
En un cátodo convencional, solo los metales de transición —níquel, manganeso— almacenan y liberan carga. En un cátodo LMR el oxígeno también participa. Ese redox aniónico es lo que aporta la capacidad adicional, y es también el problema.
Durante la descarga, el oxígeno oxidado no regresa por completo a su estado original. Lo que queda atrás daña la estructura cristalina y genera gas. En una pequeña celda de botón de laboratorio eso es tolerable. En una celda de gran formato para automoción, el gas eleva la presión interna y el rendimiento se desploma.
La solución es una ventana de voltaje más estrecha
El equipo modificó la ventana de funcionamiento en lugar de la química, y rebajó la temperatura de la etapa de formación: la primera carga controlada que recibe una celda en la fábrica.
| Cambio | De | A | Efecto |
|---|---|---|---|
| Voltaje máximo de carga | 4.6 V | 4.3 V | La recuperación del oxígeno sube del 86% al 97% |
| Voltaje mínimo de descarga | 3.0 V | 2.0 V | Recuperación del oxígeno casi completa |
| Temperatura de formación | — | Rebajada | Se genera menos gas |
Probado en celdas de 40 Ah —a escala de automoción, no celdas de botón—, el resultado fue una retención de más del 92,2% de la energía original tras 883 ciclos de carga y descarga.
Lo que realmente no se sabe
Faltan dos datos, y son precisamente los dos que decidirían si esto importa comercialmente. LG no ha publicado ninguna cifra de densidad energética ni de potencia de carga para las celdas estabilizadas. No ha dado ningún calendario de comercialización ni fecha de producción.
Esa ausencia merece detenerse. Cargar hasta 4,3 V en lugar de 4,6 V significa renunciar a parte de la capacidad que ese techo más alto estaba ahí para alcanzar: el intercambio que ha aceptado el equipo es durabilidad a cambio de energía, y sin una cifra de Wh/kg nadie fuera de LG puede decir hasta qué punto es un buen trato. Una celda que sobrevive a 883 ciclos pero entrega menos energía que una celda de alto contenido en níquel ya en producción es un resultado de investigación, no un producto.
El ángulo Tesla y qué llega a Europa
LG es uno de los proveedores de celdas de Tesla y fabrica las celdas 2170 que se emplean en la producción del Model 3 y el Model Y, de modo que una química que LG sea capaz de fabricar es una química que plausiblemente podría llegar a un Tesla. Ese es el límite honesto de la afirmación: nada de esto dice que Tesla haya optado por LMR, y Tesla no se ha pronunciado.
Aquello por lo que competiría la LMR es la franja intermedia de la gama. La oferta europea de Tesla ya se reparte entre LFP —barata, duradera, menos densa en energía— y celdas de alto contenido en níquel en los coches de mayor autonomía. La LMR apunta exactamente al hueco entre ambas: más energía que la LFP, sensiblemente más barata que la de níquel-cobalto y sin la incógnita de la cadena de suministro del cobalto.
Para un comprador europeo, la lectura práctica es que la química rica en manganeso ha pasado de «prometedora, pero se degrada» a «se degrada mucho menos que antes, a un coste que no nos han contado». El salto de ProLogium a la producción en serie de estado sólido sí tiene una fecha asociada. Esto no la tiene, y hasta que la tenga pertenece a la columna de la investigación.