LG säger att man stoppat kapacitetsfallet i manganrika celler. Lösningen var en lägre spänning.

Litium-manganrika katoder har varit batteribranschens mest lockande ofärdiga idé i ett decennium: hög energitäthet, billiga råvaror, ingen kobolt. De tappar också kapacitet. LG Energy Solution och Seoul National University säger nu att de har tagit reda på varför, och lösningen visar sig vara en förändring i hur cellerna laddas snarare än vad de är gjorda av.

Arbetet publicerades i Nature Communications.

Varifrån den extra energin kommer, och vart den tar vägen

I en konventionell katod är det bara övergångsmetallerna — nickel, mangan — som lagrar och avger laddning. I en LMR-katod deltar även syret. Den anioniska redoxprocessen är vad som köper den extra kapaciteten, och den är också problemet.

Vid urladdning återgår det oxiderade syret inte helt till sitt ursprungliga tillstånd. Det som lämnas kvar skadar kristallstrukturen och genererar gas. I en liten knappcell i laboratoriet är det acceptabelt. I en storformatscell för fordon höjer gasen det inre trycket och prestandan faller bort.

Lösningen är ett smalare spänningsfönster

Teamet ändrade arbetsfönstret i stället för kemin, och sänkte temperaturen i formeringssteget — den första kontrollerade laddning en cell får i fabriken.

Testat på 40 Ah-celler — fordonsskala, inte knappceller — blev resultatet över 92,2 % av den ursprungliga energin bevarad efter 883 ladd- och urladdningscykler.

Vad som verkligen inte är känt

Två saker saknas, och det är de två som skulle avgöra om detta betyder något kommersiellt. LG har inte publicerat någon siffra för energitäthet och ingen siffra för laddeffekt för de stabiliserade cellerna. Företaget har inte gett någon tidsplan för kommersialisering och inget produktionsdatum.

Den frånvaron är värd att dröja vid. Att ladda till 4,3 V i stället för 4,6 V innebär att man ger upp en del av den kapacitet som det högre taket fanns där för att nå — bytet teamet har gjort är hållbarhet mot energi, och utan ett Wh/kg-tal kan ingen utanför LG säga hur bra byte det är. En cell som klarar 883 cykler men levererar mindre energi än en nickelrik cell som redan är i produktion är ett forskningsresultat, inte en produkt.

Tesla-vinkeln, och vad som når Europa

LG är en av Teslas cellleverantörer och tillverkar 2170-celler som används i produktionen av Model 3 och Model Y, så en kemi som LG faktiskt kan tillverka är en kemi som rimligen kan nå en Tesla. Det är den ärliga gränsen för påståendet: inget här säger att Tesla har valt LMR, och Tesla har inte kommenterat.

Vad LMR skulle konkurrera om är mitten av utbudet. Teslas europeiska modellprogram delar sig redan mellan LFP — billigt, hållbart, mindre energität — och nickelrika celler i bilarna med längre räckvidd. LMR siktar på precis luckan mellan dem: mer energi än LFP, väsentligt billigare än nickel-kobolt, och med frågan om koboltens leverantörskedja borttagen.

För en köpare i Europa är den praktiska slutsatsen att manganrik kemi har gått från "lovande men den degraderar" till "degraderar mycket mindre än den gjorde, till en kostnad vi inte har fått veta". ProLogiums steg till serieproduktion av fasta elektrolyter har ett datum kopplat till sig. Detta har inte det, och till dess att det har det hör det till forskningskolumnen.