Индустрия электромобилей давно ищет «золотую середину» между дорогими никель-кобальтовыми аккумуляторами и доступными, но сравнительно тяжелыми LFP-элементами. Главным претендентом на этот статус считается марганцевая химия (LMR), однако ее внедрение годами упиралось в быстрый износ и нестабильность ячеек. Похоже, инженерам южнокорейской LG Energy Solution и исследователям из Сеульского национального университета (SNU) удалось переломить ситуацию — результаты их работы опубликованы в престижном журнале Nature Communications.
Экспериментальный LMR-элемент батареи LG Energy Solution на презентационном стенде. Источник: news.lgensol.com
Прорыв в управлении напряжением: 883 цикла без потерь
В ходе тестов полноразмерные автомобильные ячейки емкостью 40 А·ч сохранили впечатляющие 92,2% первоначальной емкости после 883 циклов заряда и разряда. С учетом того, что стандартный ресурс современных тяговых батарей электрокаров обычно укладывается в диапазон от 1000 до 2000 циклов, результат экспериментального элемента вплотную приближает технологию к коммерческим стандартам.
Любопытно, что исследователи добились скачка долговечности не за счет изобретения новых дорогостоящих компонентов, а через глубокую оптимизацию электрохимического цикла:
- Снижение верхнего порога заряда: ограничение напряжения на уровне 4,3 В вместо прежних 4,6 В увеличило долю обратимого окисленного кислорода с 86% до 97%.
- Корректировка предела разряда: нижнюю планку опустили со стандартных 3,0 В до 2,0 В, что позволило структуре практически полностью восстанавливать кислород.
- Холодное кондиционирование: внедрение низкотемпературного процесса формирования на этапе заводской подготовки подавило выделение газов — фундаментальную проблему, мешавшую масштабированию LMR до формата крупных автоячеек.
Руководитель научной группы профессор Чонву Лим подчеркнул, что стабильность LMR-структур зависит от строгого контроля обоих концов цикла — как заряда, так и разряда, доказав решающую роль алгоритмов управления ячейкой.
Почему это важно для рынка электромобилей
Главный козырь LMR — экономика и физика. Марганец в разы дешевле и доступнее дефицитных никеля и кобальта. Согласно оценкам General Motors, аккумуляторы на базе марганца способны предложить на 33% более высокую плотность энергии по сравнению с популярными LFP-батареями при сопоставимой себестоимости производства.
Альянс LG и GM уже обозначил горизонт: запуск совместного серийного выпуска LMR-аккумуляторов в США намечен на 2028 год, а прототипы уже демонстрировались публике на отраслевой выставке InterBattery 2026.
Что пока остается под вопросом
Несмотря на успех в лабораторных испытаниях, перед выходом на конвейер разработчикам предстоит решить немало прикладных задач. LG пока не раскрывает, как новая схема покажет себя в условиях экстремально быстрой зарядки, как батарея выдержит зимние морозы и насколько лабораторные 883 цикла соответствуют реальной многолетней эксплуатации на дорогах с переменными нагрузками.