Lithium-mangaanrijke kathodes zijn al een decennium het meest verleidelijke onafgemaakte idee van de accu-industrie: hoge energiedichtheid, goedkope grondstoffen, geen kobalt. Ze degraderen ook. LG Energy Solution en de Seoul National University zeggen nu te hebben uitgezocht waarom, en de oplossing blijkt een verandering te zijn in de manier waarop de cellen worden geladen, niet in waar ze van gemaakt zijn.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Waar de extra energie vandaan komt, en waar die heen gaat

In een conventionele kathode slaan alleen de overgangsmetalen — nikkel, mangaan — lading op en geven die weer af. In een LMR-kathode doet de zuurstof ook mee. Die anionische redox levert de extra capaciteit op, en is tegelijk het probleem.

Bij het ontladen keert de geoxideerde zuurstof niet volledig terug naar de oorspronkelijke toestand. Wat achterblijft, beschadigt de kristalstructuur en veroorzaakt gasvorming. In een kleine knoopcel in het laboratorium is dat te tolereren. In een grote automotive-cel verhoogt het gas de interne druk en zakken de prestaties weg.

De oplossing is een smaller spanningsvenster

Het team veranderde het werkvenster in plaats van de chemie, en verlaagde de temperatuur van de formatiestap — de eerste gecontroleerde lading die een cel in de fabriek krijgt.

Wijziging Van Naar Effect
Bovengrens laadspanning 4.6 V 4.3 V Zuurstofherstel stijgt van 86% naar 97%
Ondergrens ontlaadspanning 3.0 V 2.0 V Zuurstofherstel bijna volledig
Formatietemperatuur — Verlaagd Minder gasvorming

Getest op 40 Ah-cellen — op automotive-schaal, geen knoopcellen — was het resultaat ruim 92,2% van de oorspronkelijke energie behouden na 883 laad- en ontlaadcycli.

Wat echt niet bekend is

Twee dingen ontbreken, en het zijn juist de twee die bepalen of dit commercieel iets betekent. LG heeft geen cijfer voor de energiedichtheid en geen cijfer voor het laadvermogen van de gestabiliseerde cellen gepubliceerd. Het bedrijf heeft geen commercialiseringstijdlijn en geen productiedatum gegeven.

Dat gemis verdient aandacht. Laden tot 4,3 V in plaats van 4,6 V betekent dat je een deel van de capaciteit opgeeft waarvoor dat hogere plafond er juist was — de ruil die het team heeft gemaakt is duurzaamheid tegen energie, en zonder een Wh/kg-getal kan niemand buiten LG zeggen hoe goed die ruil is. Een cel die 883 cycli doorstaat maar minder energie levert dan een high-nickel-cel die al in productie is, is een onderzoeksresultaat en geen product.

De Tesla-invalshoek, en wat Europa bereikt

LG is een van de celleveranciers van Tesla en produceert 2170-cellen die worden gebruikt in de productie van de Model 3 en de Model Y, dus een chemie die LG daadwerkelijk kan fabriceren, is een chemie die plausibel in een Tesla zou kunnen belanden. Dat is de eerlijke grens van de bewering: niets hierin zegt dat Tesla voor LMR heeft gekozen, en Tesla heeft niet gereageerd.

Waar LMR om zou concurreren, is het middensegment. Tesla's Europese line-up splitst zich al tussen LFP — goedkoop, duurzaam, minder energiedicht — en high-nickel-cellen in de auto's met de grotere actieradius. LMR mikt precies op het gat daartussen: meer energie dan LFP, wezenlijk goedkoper dan nikkel-kobalt, en zonder de vraagstukken rond de kobalttoeleveringsketen.

Voor een koper in Europa is de praktische conclusie dat mangaanrijke chemie is opgeschoven van "veelbelovend, maar het degradeert" naar "degradeert veel minder dan voorheen, tegen een prijs die ons niet is verteld". De stap van ProLogium naar serieproductie van solid-state-cellen heeft een datum. Deze niet, en zolang die er niet is, hoort dit in de onderzoekskolom.