La batterie expérimentale LMR de LG conserve 92 % de sa capacité après 883 cycles.

• LG a découvert des moyens d'améliorer la durabilité des batteries LMR en modifiant les tensions de fonctionnement et le processus de fabrication.
• Les batteries LMR sont moins chères que les batteries riches en nickel et ont une densité énergétique supérieure à celle des batteries LFP.
• Les résultats sont prometteurs, mais la vitesse de charge, les performances par temps froid et la durée de vie réelle restent à prouver.

L'idée de batteries moins chères pour véhicules électriques est séduisante, jusqu'à ce que ces batteries commencent à perdre leur capacité à remplir leur fonction première. C'est un problème majeur depuis longtemps pour les batteries lithium-manganèse (LMR), qui constituent des alternatives prometteuses aux batteries à bas coût comme le lithium-fer-phosphate (LFP). Ces batteries sont très prometteuses en termes de coût et de densité énergétique, mais de nombreuses questions subsistent quant à leur durée de vie.

LG Energy Solutions et l'Université nationale de Séoul ont apporté une réponse utile à ce problème, du moins en partie. Leurs cellules de batterie LMR expérimentales ont conservé un impressionnant 92.2 % de leur capacité initiale après 883 cycles de charge-décharge. On estime généralement que les véhicules électriques ont une durée de vie comprise entre 1 000 et 2 000 cycles de charge.

Le professeur Jungwoo Lim de l'Université nationale de Séoul a déclaré dans l'étude : « Cette étude a permis d'identifier les causes de la dégradation des batteries LMR du point de vue de la réversibilité de l'oxygène et a montré que la stabilité des cellules peut être améliorée par la seule conception du protocole électrochimique. Nous avons confirmé que l'obtention d'une stabilité à long terme pour les batteries LMR nécessite une étude approfondie non seulement des conditions de charge, mais aussi des conditions de décharge. »

Les batteries LMR appartiennent à la famille des batteries lithium-ion et utilisent une cathode à base de manganèse. L'intérêt de cette chimie est simple : le manganèse est moins cher et plus abondant que le nickel et le cobalt. Son utilisation en plus grande quantité permet de réduire le recours à des composants coûteux, tout en offrant une batterie non seulement économique, mais aussi aussi performante qu'une batterie nickel-cobalt-manganèse (NCM) classique.

Dans ces expériences récentes, LG a cherché à mieux contrôler les réactions de l'oxygène au sein de la cathode. L'oxygène permet aux batteries LMR de stocker l'énergie, mais les réactions qu'il provoque à l'intérieur de la cellule doivent être inversées lors de la décharge ; sinon, la structure pourrait être endommagée et des gaz pourraient s'accumuler, ce qui est indésirable à l'intérieur d'une cellule de batterie scellée.

Les chercheurs ont modifié les tensions de fonctionnement afin de mieux contrôler ces réactions. L'abaissement de la tension de coupure de charge de 4.6 V à 4.3 V a permis d'améliorer la récupération d'oxygène de 86 % à 97 %. Autoriser la décharge jusqu'à 2 V au lieu de 3 V a également contribué à cette amélioration. LG a combiné ces modifications avec un procédé de formage à basse température, l'étape initiale de conditionnement des cellules lors de leur fabrication. Ce protocole amélioré a également permis de réduire la production de gaz et les dommages structurels.

LG explique que « cette recherche s'attaque à l'un des principaux défis auxquels sont confrontées les batteries LMR. Elle démontre qu'une durée de vie stable de la batterie peut être garantie, même dans des cellules de grande taille, grâce à une suppression efficace de la production de gaz, ce qui constitue un fondement important pour la croissance du marché des batteries LMR de nouvelle génération. »

Certains constructeurs automobiles investissent déjà massivement dans la technologie LMR. GM prévoit de réaliser d'importantes économies grâce à l'intégration de cette technologie dans ses véhicules électriques de série . Cependant, le coût réduit des composants ne suffit pas. Les batteries LMR souffrent de pertes de capacité et de chutes de tension, deux phénomènes qui diminuent leur puissance de sortie.

GM prévoit une densité énergétique supérieure de 33 % pour les batteries LFP, à un coût similaire à celui de ses cellules LMR. Le potentiel des batteries LMR explique en partie pourquoi l'entreprise reconsidère leur intégration dans sa future gamme de véhicules électriques. GM et LG avaient précédemment annoncé leur intention de produire des batteries LMR aux États-Unis d'ici 2028.

Bien que ces nouvelles recherches de LG soient encourageantes, l'entreprise n'a pas encore démontré si ses cellules LMR surpassent les batteries LFP de série en termes de vitesse de charge, de performances par temps froid ou de durée de vie. Il s'agit néanmoins d'un progrès qui maintient les batteries LMR sous les projecteurs, mais tant qu'elles ne seront pas intégrées à un véhicule électrique de série, nous ne pourrons pas savoir si ces promesses se confirment une fois le laboratoire passé à la voiture.