Elektronik

LMR-batteri kan blive LFP’s værste konkurrent

Den lovende batteritype LMR kan kombinere den lave pris fra LFP med langt højere energitæthed. Nu har forskere løst et af teknologiens største problemer.

LMR
Peter Engels RymingTekst afPeter Engels Ryming

LFP-batterier har på få år bredt sig fra de billigste elbiler til en stadig større del af markedet. De er billige, robuste og stort set fri for dyre metaller som nikkel og kobolt. Til gengæld har de en væsentlig ulempe: De kan ikke lagre lige så meget energi pr. kilo som de dyrere nikkelbaserede batterier. Nu rykker en alternativ batterikemi tættere på bilerne.

LG Energy Solution og Seoul National University har demonstreret et markant fremskridt med såkaldte LMR-batterier – Lithium Manganese Rich – hvor en stor del af de dyre batterimetaller erstattes af billigere og mere almindeligt mangan. Batteriet kan potentielt give næsten samme prisfordel som LFP, men med væsentligt mere energi og dermed mulighed for længere rækkevidde uden et større og tungere batteri.

General Motors, der udvikler teknologien sammen med LG Energy Solution, vurderer ligefrem, at deres kommende LMR-celler kan have omkring 33 procent højere energitæthed end de bedste LFP-celler til en sammenlignelig pris.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Et gammelt problem ser ud til at være løst

LMR er ikke nogen ny opfindelse. Batteriproducenter har arbejdet med manganrige katodematerialer i årevis, men teknologien har haft et alvorligt problem. Under opladning indgår ilt i de kemiske reaktioner inde i batteriet. Hvis ilten ikke vender ordentligt tilbage til sin oprindelige tilstand under afladning, kan der dannes gas inde i cellen. Over tid kan det både nedbryde materialet og reducere batteriets kapacitet.

Det er netop denne proces, forskerne fra LG Energy Solution og Seoul National University nu mener at have fået langt bedre styr på. I stedet for at ændre hele batteriets kemi har forskerne blandt andet ændret det spændingsområde, cellen arbejder indenfor. Ved at sænke den øvre ladespænding fra 4,6 til 4,3 volt steg andelen af oxideret ilt, som kunne føres tilbage til sin oprindelige tilstand, fra omkring 86 til 97 procent.

Samtidig viste forsøgene, at en dybere afladning kunne forbedre processen yderligere og mindske både gasdannelse og nedbrydning af materialet.

Bevarer 92 procent efter 883 opladninger

Det interessante er ikke kun, at metoden virker i bittesmå laboratorieceller. Forskerne har bygget og testet 40 Ah-pouchceller, som størrelsesmæssigt er langt tættere på de celler, der kan bruges i en rigtig elbil.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Med den optimerede fremgangsmåde havde cellerne stadig 92,2 procent af deres oprindelige energi tilbage efter 883 fulde lade- og afladecyklusser. Til sammenligning fejlede en celle med den mere aggressive forsøgsprocedure allerede efter 112 cyklusser på grund af ophobet gas.

Det betyder ikke, at LMR-batterier er klar til at blive skruet ind under en elbil i morgen. Men forsøget er vigtigt, fordi netop levetid, spændingsfald og gasdannelse hidtil har været blandt de største hindringer for at gøre teknologien kommerciel.

Forskningsresultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Næsten uden kobolt

En anden fordel er råvarerne. Den LMR-kemi, som LG har testet, bruger langt mere mangan og langt mindre kobolt end traditionelle høj-nikkel-batterier. Den konkrete forsøgsblanding indeholdt blot 0,27 vægtprocent kobolt. Det er derfor mere præcist at kalde teknologien næsten koboltfri end helt koboltfri.

Artiklen fortsætter efter annoncen

GM beskriver sin egen kommende LMR-kemi som cirka 65 procent mangan og 35 procent nikkel med stort set ingen kobolt. Til sammenligning kan en traditionel høj-nikkel-katode ifølge producenten bestå af omkring 85 procent nikkel, 10 procent mangan og 5 procent kobolt. Det kan både sænke prisen og mindske afhængigheden af nogle af de dyreste råmaterialer i et elbilbatteri.

Men der er en vigtig detalje i forskernes tal: De oplyste 663 Wh/kg fra forsøget gælder selve det aktive katodemateriale og kan derfor ikke sammenlignes direkte med energitætheden for en komplet battericelle.

De første biler kan komme i 2028

LMR er samtidig rykket længere end mange andre lovende batteriteknologier, der stadig primært eksisterer i forskningslaboratorier.

General Motors og LG Energy Solution har allerede annonceret planer om at sætte LMR i serieproduktion. De første præproduktionsceller ventes hos LG Energy Solution i slutningen af 2027, mens egentlig kommerciel produktion efter planen skal begynde i USA i 2028. De første batterier skal blandt andet bruges i store elektriske pickupper og SUV’er.

MERE OM SAMME EMNE:

Ford arbejder også på teknologien. Bilproducenten oplyste sidste år, at anden generation af selskabets egne LMR-celler allerede blev produceret på en pilotlinje, og målet er at få teknologien ind i serieproducerede biler inden udgangen af årtiet. Ford hævder desuden, at energitætheden kan blive højere end i høj-nikkel-batterier, men har endnu ikke offentliggjort konkrete tal, der dokumenterer påstanden.

Hvis LMR lever op til løfterne, kan teknologien derfor ende med at udfylde et interessant hul på batterimarkedet: billigere end de avancerede nikkelrige batterier, men med betydeligt mere energi end LFP.

Tak fordi du læser med. Synes du, artiklen var værd at læse? Giv den et like, så hjælper du andre læsere med at finde den. Levede den ikke op til dine forventninger, må du også gerne give den et dislike. Tak for din vurdering.

LÆS OGSÅ