La batería experimental LMR de LG conserva el 92% de su capacidad después de 883 ciclos.

• LG ha descubierto maneras de mejorar la durabilidad de las baterías LMR modificando los voltajes de funcionamiento y el proceso de fabricación.
• Las baterías LMR son menos costosas que las baterías ricas en níquel y tienen una mayor densidad de energía que las baterías LFP.
• Los resultados son prometedores, pero la velocidad de carga, el rendimiento en climas fríos y la vida útil en condiciones reales aún no se han comprobado.

La idea de baterías más baratas para vehículos eléctricos suena genial, hasta que estas empiezan a perder su capacidad para cumplir su función principal. Este ha sido durante mucho tiempo un problema importante con las baterías de litio-manganeso (LMR), que son alternativas prometedoras a las baterías de bajo coste como el fosfato de hierro y litio (LFP). Estas baterías son muy prometedoras en términos de coste y densidad energética, pero aún quedan muchas dudas sobre su vida útil.

LG Energy Solution y la Universidad Nacional de Seúl han aportado una solución útil, al menos en parte, a este problema. Sus celdas de batería LMR experimentales conservaron un impresionante 92.2 % de su capacidad inicial tras 883 ciclos de carga y descarga. Normalmente, se espera que los vehículos eléctricos duren entre 1000 y 2000 ciclos de carga.

El profesor Jungwoo Lim de la Universidad Nacional de Seúl afirmó en el estudio: “Este estudio identificó las causas de la degradación en las baterías LMR desde la perspectiva de la reversibilidad del oxígeno y demostró que la estabilidad de la celda puede mejorarse únicamente mediante el diseño de un protocolo electroquímico. Hemos confirmado que lograr una estabilidad a largo plazo en las baterías LMR requiere un estudio exhaustivo no solo de las condiciones de carga, sino también de las de descarga”.

Las baterías LMR pertenecen a la familia de baterías de iones de litio y cuentan con un cátodo que depende en gran medida del manganeso. El atractivo de esta química es fácil de explicar: el manganeso es más económico y abundante que el níquel y el cobalto. El uso de mayores cantidades de manganeso reduce la necesidad de componentes costosos, a la vez que permite obtener una batería que no solo es económica, sino que también ofrece un rendimiento comparable al de una batería convencional de níquel-cobalto-manganeso (NCM).

En estos experimentos recientes, LG buscó controlar mejor las reacciones del oxígeno dentro del cátodo. El oxígeno es fundamental para que las baterías LMR almacenen energía, pero las reacciones que provoca dentro de la celda deben revertirse durante la descarga; de lo contrario, la estructura podría dañarse y podrían acumularse gases, lo cual es indeseable dentro de una celda de batería sellada.

Los investigadores modificaron los voltajes de operación para controlar mejor estas reacciones. Al reducir el límite de carga de 4.6 V a 4.3 V, la recuperación de oxígeno pasó del 86 % al 97 %. Permitir la descarga hasta 2 V en lugar de 3 V también resultó beneficioso. LG combinó estas modificaciones con un proceso de conformado a baja temperatura, el proceso de acondicionamiento inicial al que se someten las celdas durante la fabricación. Este protocolo mejorado también contribuyó a reducir la generación de gases y los daños estructurales.

LG explica que “esta investigación aborda uno de los principales desafíos a los que se enfrentan las baterías LMR. Demuestra que se puede garantizar una vida útil estable de la batería, incluso en celdas de gran tamaño, mediante la supresión eficaz de la generación de gas, lo que proporciona una base importante para el crecimiento del mercado de baterías LMR de próxima generación”.

Algunos fabricantes de automóviles ya están invirtiendo fuertemente en la tecnología LMR. GM espera lograr importantes ahorros de costos al implementar esta tecnología en sus vehículos eléctricos de producción . Sin embargo, los componentes más baratos por sí solos no son suficientes. Las baterías LMR han sufrido pérdida de capacidad y caída de voltaje, lo que reduce la potencia de salida de la batería.

GM predijo una densidad energética un 33 % mayor en las baterías LFP a un costo similar al de sus celdas LMR. El potencial de las LMR es una de las razones por las que la compañía está reconsiderando si las baterías LFP deben formar parte de su futura gama de vehículos eléctricos. GM y LG habían anunciado previamente sus planes para producir LMR en Estados Unidos para 2028.

Si bien esta nueva investigación de LG es alentadora, la compañía aún no ha demostrado si sus celdas LMR superan a las baterías LFP de producción en términos de velocidad de carga, rendimiento en climas fríos o vida útil. Sin embargo, esto representa un avance y mantiene a las baterías LMR en el punto de mira, pero hasta que no las veamos en un vehículo eléctrico de producción, no sabremos si esta promesa se cumple una vez que pase del laboratorio al automóvil.