A bateria experimental LMR da LG retém 92% de sua capacidade após 883 ciclos.

• A LG descobriu maneiras de melhorar a durabilidade das baterias LMR modificando as tensões de operação e o processo de fabricação.
• As baterias LMR são menos caras do que as baterias ricas em níquel e têm uma densidade de energia maior do que as baterias LFP.
• Os resultados são promissores, mas a velocidade de carregamento, o desempenho em climas frios e a vida útil em situações reais ainda não foram comprovados.

A ideia de baterias mais baratas para veículos elétricos parece ótima, até que essas baterias comecem a perder a capacidade de desempenhar sua função principal. Esse tem sido um problema recorrente com as baterias de lítio-manganês (LMR), que são alternativas promissoras a baterias químicas de baixo custo como as de fosfato de ferro-lítio (LFP). Essas baterias são muito promissoras em termos de custo e densidade de energia, mas muitas dúvidas permanecem sobre sua vida útil.

A LG Energy Solution e a Universidade Nacional de Seul forneceram uma resposta útil para pelo menos parte desse problema. Suas células de bateria LMR experimentais retiveram impressionantes 92.2% de sua capacidade inicial após 883 ciclos de carga e descarga. Espera-se que os veículos elétricos durem entre 1000 e 2000 ciclos de carga.

O professor Jungwoo Lim, da Universidade Nacional de Seul, afirmou no estudo: “Este estudo identificou as causas da degradação em baterias LMR sob a perspectiva da reversibilidade do oxigênio e mostrou que a estabilidade da célula pode ser melhorada apenas por meio do projeto do protocolo eletroquímico. Confirmamos que alcançar estabilidade a longo prazo em baterias LMR requer um estudo abrangente não apenas das condições de carga, mas também das condições de descarga.”

As baterias LMR são outro membro da família de baterias de íon-lítio , apresentando um cátodo que depende fortemente do manganês. O atrativo dessa composição química é fácil de explicar: o manganês é mais barato e mais abundante do que o níquel e o cobalto. O uso de maiores quantidades desse metal reduz a necessidade de componentes caros, permitindo ainda uma bateria que não só é barata, como também tem o mesmo desempenho de uma bateria convencional de níquel-cobalto-manganês (NCM).

Nesses experimentos recentes, a LG buscou controlar melhor as reações de oxigênio dentro do cátodo. O oxigênio é o que ajuda as baterias LMR a armazenar energia, mas as reações que ele provoca dentro da célula precisam ser revertidas durante a descarga; caso contrário, a estrutura pode ser danificada e gases podem se acumular, o que é indesejável dentro de uma célula de bateria selada.

Os pesquisadores modificaram as tensões de operação para controlar melhor essas reações. A redução do limite de carga de 4.6 V para 4.3 V melhorou a recuperação de oxigênio de 86% para 97%. Permitir a descarga até 2 V em vez de 3 V também contribuiu para o resultado. A LG combinou essas modificações com um processo de conformação a baixa temperatura, o processo inicial de condicionamento pelo qual as células passam durante a fabricação. Esse protocolo aprimorado também ajudou a reduzir a geração de gases e os danos estruturais.

A LG explica que “esta pesquisa aborda um dos principais desafios enfrentados pelas baterias LMR. Ela demonstra que é possível garantir uma vida útil estável da bateria, mesmo em células de grande escala, por meio da supressão eficaz da geração de gases, fornecendo uma base importante para o crescimento do mercado de baterias LMR de próxima geração.”

Algumas montadoras já estão investindo pesado na tecnologia LMR. A GM espera obter uma redução significativa de custos com a implementação dessa tecnologia em seus veículos elétricos de produção . Mas componentes mais baratos por si só não são suficientes. As baterias LMR sofrem com perda de capacidade e queda de tensão, o que reduz a potência de saída da bateria.

A GM previu uma densidade de energia 33% maior para as baterias LFP a um custo semelhante ao das suas células LMR. O potencial das baterias LMR é um dos motivos pelos quais a empresa está reavaliando a inclusão das baterias LFP na sua futura linha de veículos elétricos. A GM e a LG já haviam anunciado planos para produzir baterias LMR nos EUA até 2028.

Embora esta nova pesquisa da LG seja encorajadora, a empresa ainda precisa demonstrar se suas células LMR superam as baterias LFP de produção em termos de velocidade de carregamento, desempenho em climas frios ou vida útil. Ainda assim, trata-se de um progresso, que mantém as baterias LMR em evidência, mas só saberemos o quão bem essa promessa se confirma após a transição do laboratório para o seu carro quando as virmos em um veículo elétrico de produção.