LG正在研发一种比LFP电池更便宜、能量密度高出33%的电池。
LG能源解决方案公司刚刚采取了重要举措，旨在解决多年来一直阻碍这项极具前景的化学技术发展的难题。这家韩国企业与首尔国立大学合作，显著提升了富含锰元素的LMR电池的耐用性，甚至已在为电动汽车设计的超大容量电池单元中证明了其性能。
发表在《自然-通讯》上的这项研究显示，容量超过40安时的LMR电池在经过883次完整的充放电循环后，仍能保留初始能量的92.2%。值得关注的不只是这一数值，还有研究人员实现该成果的方式：他们通过调整电池的工作条件，从而更好地控制氧气的反应。
LMR技术，即英语中“富含锰的锂离子电池”的缩写，多年来一直被视为镍钴含量较高的电池的一种潜在替代方案。在现有的高性能电池化学体系中，这些材料虽然能带来更高的能量密度，但也会增加产品成本。而锰则更为丰富且价格更低。
通用汽车和LG能源解决方案公司开发的LMR电池中，其成分比例约为65%的锰和35%的镍，钴的含量则几乎可以忽略不计。通用汽车称，这种配置能够在成本相当的情况下，实现比最佳LFP电池高出约33%的能量密度。
问题就在这里。LMR电池同样利用电极材料中的氧气来储存能量。在充电过程中，部分氧气会被氧化，而如果在放电时无法恢复到初始状态，就可能会对电池单元的内部结构造成损害。此外还会产生气体，这对于用于电动汽车的大型电池来说尤其成问题，因为这类电池的空间有限，内部压力上升会加速其老化。
LG能源解决方案公司与首尔国立大学的研究人员发现，关键在于更好地控制工作窗口。通过将最大充电电压从4.6伏降至4.3伏，氧化氧的回收率从86%提升到了97%。他们还发现，将最小放电电压从3.0伏降至2.0伏，能使氧几乎恢复到初始状态。
根据这些测试结果，研究团队调整了电压范围以及电池的初始制备工艺。最后一步还在更低的温度下进行，以进一步减少气体的产生。最终得到的大型LMR电池容量超过40安时，在经过883次完整循环后仍保持了92.2%的电量。研究还指出，以正极活性物质的质量为基准时，该电池的比能量为663瓦时/千克，但这一数值不应与汽车整个电池组的能量密度相混淆。
对于电动汽车的电池而言，883次循环似乎不算太多，但换算成行驶里程后这个数字就变了。以续航里程约为640公里的汽车为参考，883次完整循环相当于大约565,000公里的行驶距离。根据实验室测试结果，以这样的使用频率，电池的初始能量会损失约8%。
还有一个特别重要的细节：技术的进步并不需要引入全新的材料，也不必彻底改造电池工厂。研究人员已经证明，只需优化电池工作的电化学条件，就能解决这一问题的关键部分。如果这项技术能够实现大规模工业化生产且效果依然稳定，那么其应用将会变得更为简单。
此外，这并非仅停留在实验室阶段的化学技术。通用汽车和LG能源解决方案公司已经在努力将LMR电池应用于量产电动汽车中。这两家公司计划于2027年底开始LMR棱柱形电池的预生产，并通过Ultium Cells在2028年在美国启动商业化生产。
最初的目标是为通用汽车的大型电动SUV和皮卡打造电池，因为大容量电池的重量与成本对其影响尤为显著。该公司希望在保持超过640公里续航里程的同时，降低成本，相比目前高镍含量的电池更具优势。事实上，通用汽车自2015年起就在研究这种电池化学成分，并称已测试了数百种不同配置的大尺寸棱柱形电池单元。
这种组合尤其有趣，因为LMR电池能够处于LFP电池与高镍化学电池之间的中间位置。其首要优势在于锰的成本较低；其次，其能量密度远高于LFP电池；第三，无需使用大量镍和钴即可保持较高的续航能力。
目前仍需证明，这项技术在批量生产的数百万节电池中，以及在电动汽车的实际使用条件下的表现如何。此外还需检测整个电池组最终能达到的能量密度，以及经过数千次循环后其性能的变化情况。不过，LG能源解决方案公司与首尔国立大学此次公布的进展，消除了多年来一直制约LMR电池发展的主要障碍之一——即由氧气参与的可逆反应及气体生成所导致的电池衰减问题。
如果通用汽车和LG能源解决方案计划的工业化进程能够按时完成，首批产品将于2028年面世。这意味着，那种具备更高续航能力、所需钴含量更低且生产成本更低的电池，或许比几年前人们想象的要更快地应用于我们日常使用的电动汽车中。
来源 | LG
关键点
该电池的化学成分中约65%为锰，35%为镍，钴含量极低。
据通用汽车称，其能量密度可比最优秀的LFP电池高出33%。
在经过883次循环后，容量超过40安时的电池仍能保留92.2%的电量。
通过控制充放电电压，可回收高达97%的氧化氧。
通用汽车与LG能源解决方案预计将于2028年开始LMR电池的批量生产。
首批应用产品将用于通用汽车的大型电动SUV和皮卡上。
在续航里程约为640公里的情况下，883次充电循环相当于约565,000公里的行驶距离。