LGの実験的なLMRバッテリーは、883回の充放電サイクル後も容量の92%を維持した。

• LGは、動作電圧と製造工程を改良することで、LMR電池の耐久性を向上させる方法を発見した。
• LMR電池はニッケルリッチ電池よりも安価で、LFP電池よりもエネルギー密度が高い。
• 結果は有望だが、充電速度、寒冷地での性能、そして実際の使用寿命についてはまだ実証されていない。

電気自動車用バッテリーの低価格化は素晴らしいアイデアだが、バッテリーが本来の機能を失い始めると話は別だ。これは、リチウム鉄リン酸（LFP）などの低コスト化学物質に代わる有望な代替品として期待されているリチウムマンガンリッチ（LMR）バッテリーにとって、長年の大きな問題となっている。これらのバッテリーはコストとエネルギー密度の面で大きな可能性を秘めているが、寿命については多くの疑問が残されている。

LGエナジーソリューションとソウル大学は、この問題の少なくとも一部に対する有益な解決策を提示した。両社が開発したLMRバッテリーセルは、883回の充放電サイクル後も初期容量の92.2%という驚異的な容量を維持した。電気自動車のバッテリー寿命は通常1000回から2000回程度とされている。

ソウル大学のイム・ジョンウ教授は、この研究の中で次のように述べています。「本研究では、酸素可逆性の観点からLMR電池の劣化原因を特定し、電気化学的プロトコルの設計のみでセルの安定性を向上させることができることを示しました。LMR電池の長期安定性を実現するには、充電条件だけでなく放電条件についても包括的に研究する必要があることを確認しました。」

LMR電池はリチウムイオン電池の一種で、正極にマンガンを多用しているのが特徴です。この化学組成の魅力は容易に説明できます。マンガンはニッケルやコバルトよりも安価で豊富に入手できるからです。マンガンを多量に使用することで高価な部品の必要性を減らしつつ、従来のニッケル・コバルト・マンガン（NCM）電池と同等の性能を発揮する、低価格な電池を実現できるのです。

LGは最近の実験で、正極内部における酸素反応の制御性を向上させることを目指した。酸素はLMR電池のエネルギー貯蔵に不可欠な要素だが、放電時には電池内部で起こる酸素反応を逆転させる必要がある。そうでなければ、構造が損傷したり、ガスが蓄積したりする可能性があり、密閉型電池内部では好ましくない状況となる。

研究者らは、これらの反応をより適切に制御するために動作電圧を調整した。充電カットオフ電圧を4.6Vから4.3Vに下げることで、酸素回収率が86%から97%に向上した。放電電圧を3Vから2Vに下げることも効果的だった。LGはこれらの改良に加え、製造工程でセルが受ける初期調整プロセスである低温成形プロセスを採用した。この改良されたプロトコルにより、ガス発生と構造的損傷も低減された。

LGは、「この研究は、LMR電池が直面する主要な課題の一つに取り組むものです。ガス発生を効果的に抑制することで、大型セルにおいても安定した電池寿命を確保できることを示しており、次世代LMR電池市場の成長に向けた重要な基盤となります」と説明しています。

一部の自動車メーカーはすでにLMR技術に多額の投資を行っている。GMは、この技術を量産型電気自動車に導入することで大幅なコスト削減が見込めると期待している。しかし、部品が安価になるだけでは十分ではない。LMRバッテリーは容量低下と電圧降下という問題を抱えており、どちらもバッテリーの出力低下につながる。

GMは、LMRセルと同程度のコストで、LFP電池はエネルギー密度が33%向上すると予測している。LMRの可能性は、同社が将来の電気自動車ラインナップにLFP電池を採用するかどうかを再検討している理由の一つだ。GMとLGは以前、2028年までに米国でLMRを生産する計画を発表していた。

しかし、LGのこの新たな研究は有望ではあるものの、同社はLMRセルが充電速度、低温性能、寿命の点で市販のLFPバッテリーを上回るかどうかをまだ実証できていない。とはいえ、これは進歩であり、LMRバッテリーへの注目度を高めるものだが、市販の電気自動車に搭載されるまでは、研究室から車へと移行した際に、この約束がどれほど有効であるかは分からないだろう。