Addio cobalto, le celle al manganese di LG per le batterie EV reggono quasi mille cicli

LG Energy Solution e l'Università Nazionale di Seoul hanno messo a punto un protocollo di carica e scarica che allunga sensibilmente la vita utile delle celle LMR (lithium-manganese-rich), la chimica a basso costo candidata a insidiare sia le NCM sia le LFP. Nei test su celle sperimentali di grande formato, la capacità residua si è fermata al 92,2% dopo 883 cicli completi di carica e scarica.

Le batterie LMR puntano tutto sul manganese, elemento abbondante ed economico rispetto a nichel e cobalto. Meno materiali pregiati significano celle più economiche da produrre, con una densità energetica superiore a quella dell'LFP. Il problema, finora, è stato tenerle in salute: questa chimica tende a perdere capacità e tensione più rapidamente delle rivali, un difetto che ne ha frenato l'adozione su larga scala.

Il colpevole, secondo i ricercatori, è l'ossigeno. Nelle celle LMR partecipa attivamente all'immagazzinamento dell'energia, ma se le sue reazioni non si invertono correttamente in fase di scarica il catodo si danneggia e si genera gas all'interno della cella, tutt'altro che innocuo in un involucro sigillato. Il professor Jongwoo Lim, dell'Università di Seoul, ha spiegato che lo studio ha individuato le cause del degrado "dal punto di vista della reversibilità dell'ossigeno" e ha dimostrato che la stabilità della cella si può migliorare "attraverso la sola progettazione del protocollo elettrochimico", tenendo conto tanto delle condizioni di carica quanto di quelle di scarica.

In pratica il team ha abbassato il limite superiore di carica da 4,6 a 4,3 volt, migliorando il recupero dell'ossigeno dall'86% al 97%, e ha esteso la scarica fino a 2 volt invece di fermarsi a 3. A questo si aggiunge un processo di formazione, cioè il primo condizionamento della cella in fabbrica, condotto a temperatura più bassa: la combinazione riduce sia la generazione di gas sia i danni strutturali al catodo.

Le batterie LMR interessano già l'industria automotive

Non è ricerca fine a sé stessa. General Motors ha scommesso pesantemente su questa chimica puntando a risparmi sostanziali sulle batterie di produzione, e prevede per le proprie celle LMR una densità energetica superiore del 33% rispetto a un LFP di costo comparabile. È uno dei motivi per cui la casa americana sta rivalutando il ruolo dell'LFP nella propria gamma elettrica futura: GM e LG avevano già annunciato piani per una produzione statunitense di celle LMR a partire dal 2028.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications e descritto nel comunicato ufficiale di LG Energy Solution, rappresenta secondo l'azienda coreana un fondamento importante per la crescita del mercato delle batterie LMR di nuova generazione. Non mancano le incognite, prima di parlare di prodotto commerciale: LG non ha ancora dimostrato come si comportino queste celle in termini di velocità di ricarica, prestazioni alle basse temperature e durata nel mondo reale, dove un veicolo elettrico viene tipicamente dimensionato per reggere fra i 1.000 e i 2.000 cicli. Il traguardo degli 883 cicli con il 92,2% di capacità residua è un passo avanti concreto, ma la strada dal laboratorio alla strada potrebbe essere ancora lunga.