LG entwickelt günstigere Mangan-Batterie mit 644 Kilometern Reichweite

Lithium-Mangan-Batterien (LMR) gelten seit Langem als eine der vielversprechendsten Technologien für Elektroautos, auch Elon Musk hat sich entsprechend geäußert. Sie kommen ohne Nickel und Kobalt aus und nutzen stattdessen günstiges, reichlich verfügbares Mangan. Ihre Energiedichte kann dennoch mit teuren Zellen für Elektroautos mit großer Reichweite oder hoher Leistung konkurrieren.

Bislang hat jedoch die mangelnde Stabilität der LMR-Chemie Probleme bereitet. LMR-Kathoden neigen während der Ladezyklen zur Gasentwicklung. Bei kleinen Zellen wie den für weniger als einen Euro bei Amazon angebotenen Duracell-Mangan-AA-Batterien ist das noch beherrschbar, bei großen Zellen für Elektro-Trucks oder SUVs stellt es dagegen ein ernstes Problem dar.

LG Energy Solution will nun gemeinsam mit dem Team von Professor Jongwoo Lim vom Fachbereich Chemie der Seoul National University die genaue Ursache ermittelt und das Problem behoben haben. Laut der gemeinsamen Studie ist die Gasbildung auf Sauerstoff in der Kathode zurückzuführen. Dieser oxidiert beim Laden, kehrt während des Entladens jedoch nicht vollständig in seinen ursprünglichen Zustand zurück, wodurch die innere Struktur der Zelle beschädigt werden kann.

Die Lösung liegt fast ausschließlich in der Steuerung der Spannung. Durch eine Senkung der maximalen Ladespannung von 4,6 V auf 4,3 V ist die Reduktionsrate des oxidierten Sauerstoffs von 86 Prozent auf 97 Prozent gestiegen. Eine Absenkung der Entladeschlussspannung von 3,0 V auf 2,0 V hat zudem eine nahezu vollständige Regeneration des Sauerstoffs ermöglicht.

Anschließend hat LG Energy Solution das Betriebsspannungsfenster neu ausgelegt und die Temperatur während der Formierung der Zellen gesenkt. Dadurch ließ sich die unerwünschte Gasentwicklung bei großen Zellen mit 40 Ah unterdrücken. Mit der verbesserten Spannungs- und Temperatursteuerung hat der Lithium-Mangan-Akku selbst nach 883 Lade- und Entladezyklen noch mehr als 92 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität erreicht.

Das Ergebnis zeigt, dass sich die LMR-Chemie nicht nur als Laborkonzept eignet, sondern auch den Anforderungen einer industriellen Fertigung für die Automobilbranche standhalten kann. LG hat die Erkenntnisse daher in einer begutachteten Studie in Nature Communications veröffentlicht. Auch die Serienfertigung wird bereits vorbereitet: Gemeinsam mit GM will das Unternehmen bis 2030 prismatische LMR-Zellen für künftige Elektro-Trucks und SUVs auf den Markt bringen.