Les cathodes riches en lithium-manganèse constituent depuis dix ans l'idée inachevée la plus alléchante de l'industrie de la batterie : forte densité énergétique, matières premières bon marché, pas de cobalt. Elles se dégradent aussi. LG Energy Solution et l'université nationale de Séoul affirment désormais avoir découvert pourquoi, et la solution se révèle être un changement dans la manière de charger les cellules plutôt que dans leur composition.

Les travaux ont été publiés dans Nature Communications.

D'où vient l'énergie supplémentaire, et où elle s'en va

Dans une cathode classique, seuls les métaux de transition — nickel, manganèse — stockent et libèrent la charge. Dans une cathode LMR, l'oxygène y participe également. Ce processus d'oxydoréduction anionique est ce qui procure la capacité supplémentaire, et c'est aussi là que réside le problème.

En décharge, l'oxygène oxydé ne retrouve pas totalement son état initial. Ce qui subsiste endommage la structure cristalline et génère du gaz. Dans une petite pile bouton de laboratoire, c'est tolérable. Dans une cellule automobile de grand format, le gaz augmente la pression interne et les performances s'effondrent.

La solution est une fenêtre de tension plus étroite

L'équipe a modifié la plage de fonctionnement plutôt que la chimie, et abaissé la température de l'étape de formation — la première charge contrôlée que reçoit une cellule à l'usine.

Modification De À Effet
Tension de charge haute 4,6 V 4,3 V La récupération de l'oxygène passe de 86 % à 97 %
Tension de décharge basse 3,0 V 2,0 V Récupération de l'oxygène quasi complète
Température de formation — Abaissée Moins de gaz généré

Testé sur des cellules de 40 Ah — à l'échelle automobile, et non des piles boutons — le résultat a été plus de 92,2 % de l'énergie d'origine conservée après 883 cycles de charge et de décharge.

Ce que l'on ignore véritablement

Deux éléments manquent, et ce sont précisément les deux qui décideraient de l'intérêt commercial de cette avancée. LG n'a publié aucun chiffre de densité énergétique ni aucune donnée de puissance de charge pour les cellules stabilisées. Aucun calendrier de commercialisation, aucune date de production n'ont été communiqués.

Cette absence mérite qu'on s'y arrête. Charger à 4,3 V au lieu de 4,6 V signifie renoncer à une partie de la capacité que ce plafond plus élevé permettait justement d'atteindre — l'équipe a arbitré entre la durabilité et l'énergie, et sans chiffre en Wh/kg personne en dehors de LG ne peut dire si l'arbitrage est bon. Une cellule qui survit à 883 cycles mais délivre moins d'énergie qu'une cellule à forte teneur en nickel déjà en production est un résultat de recherche, pas un produit.

L'angle Tesla, et ce qui arrive en Europe

LG est l'un des fournisseurs de cellules de Tesla, produisant les cellules 2170 utilisées dans la fabrication des Model 3 et Model Y : une chimie que LG sait réellement industrialiser est donc une chimie qui pourrait plausiblement se retrouver dans une Tesla. C'est là la limite honnête de cette affirmation : rien ici n'indique que Tesla ait choisi la LMR, et Tesla n'a pas commenté.

Ce que la LMR viendrait disputer, c'est le milieu de gamme. La gamme européenne de Tesla se partage déjà entre le LFP — bon marché, durable, moins dense en énergie — et les cellules à forte teneur en nickel dans les voitures à plus grande autonomie. La LMR vise exactement l'espace entre les deux : plus d'énergie que le LFP, sensiblement moins cher que le nickel-cobalt, et sans la question de la chaîne d'approvisionnement en cobalt.

Pour un acheteur en Europe, la lecture pratique est que la chimie riche en manganèse est passée de « prometteuse mais elle se dégrade » à « elle se dégrade bien moins qu'avant, à un coût qu'on ne nous a pas indiqué ». Le passage de ProLogium à la production en série de batteries solides est assorti d'une date. Ce n'est pas le cas ici, et tant que ce ne sera pas le cas, cela relève de la colonne recherche.