Het LMR-batterijprobleem dat LG oploste

Lithium-mangaan-rijke (LMR) batterijen gelden al jaren als een van de meest veelbelovende routes naar goedkopere elektrische auto's. De chemie vervangt grote delen van de dure nikkel en kobalt in huidige NCM-cellen door goedkoper en ruim voorradig mangaan. Dat klinkt als een ideale oplossing voor de kostenstructuur van EV's, maar er kleefde een fundamenteel nadeel aan: de accu's verloren snel capaciteit en hun spanning zakte tijdens gebruik. LG Energy Solution en onderzoekers van Seoul National University hebben nu een methode gevonden om dat deels te verhelpen.

In hun experiment behielden LMR-cellen 92,2% van hun oorspronkelijke energiecapaciteit na 883 laad- en ontlaadcycli. Dat is een substantiële verbetering ten opzichte van eerdere generaties LMR, die na enkele honderden cycli al merkbaar achteruitgingen. Voor perspectief: de EV-industrie hanteert doorgaans 1.000 tot 2.000 cycli als levensduurnorm voor productieaccu's.

Hoe de onderzoekers de stabiliteit verbeterden

De sleutel zat in het beheersen van zuurstofreacties binnen de kathode. Zuurstof is essentieel voor de energieopslag in LMR-cellen, maar de reacties moeten volledig omkeerbaar zijn tijdens het ontladen. Als dat mislukt, ontstaat gasvorming en structurele schade — twee dodelijke problemen in een dichtgepakte batterijcel.

LG paste drie parameters aan:

  • Laadspanning verlaagd van 4,6 naar 4,3 volt, waardoor zuurstofherstel steeg van 86% naar 97%
  • Ontlaaddiepte vergroot tot 2 volt in plaats van 3 volt, wat eveneens het herstelproces bevorderde
  • Vormingsproces bij lagere temperatuur, de eerste conditionering tijdens productie, wat gasvorming en structurele beschadiging verder terugdrukte

Professor Jongwoo Lim van Seoul National University benadrukt dat zowel laad- als ontlaadcondities samen moeten worden geoptimaliseerd voor langdurige stabiliteit. Het is dus niet één wonderoplossing, maar een geïntegreerd protocol.

De positie van LMR ten opzichte van LFP en NCM

LMR bezet een interessante tussenpositie in het batterijlandschap. Ten opzichte van lithium-ijzer-fosfaat (LFP) belooft het hogere energiedichtheid — GM claimt zelfs 33% meer energiedichtheid dan LFP tegen vergelijkbare kosten. Dat zou betekenen dat een middenklasse-EV met LMR verder komt dan met een even grote en dure LFP-accu, of gelijk bereik haalt met minder gewicht.

Ten opzichte van nikkel-kobalt-mangaan (NCM) biedt LMR voordelen in grondstofkosten en beschikbaarheid. Mangaan is wereldwijd goedkoper en geopolitiek minder gevoelig dan nikkel, waar de prijs historisch volatiel is en waarvan de winning geconcentreerd is in Indonesië en andere specifieke regio's.

Toch zijn er nog blinde vlekken. Dit onderzoek bewijst verbeterde cyclische stabiliteit, maar zegt niets over:

  • Snel laden: kan LMR competitief laden met de 10-80% tijden die consumenten inmiddels verwachten?
  • Koud weer: presteert de chemie bij temperaturen rond of onder het vriespunt, waar LFP bekend staat om zijn problemen?
  • Levensduur in de praktijk: 883 cycli in het lab vertaalt zich niet automatisch naar 15 jaar en 300.000 kilometer op Nederlandse wegen

GM's inzet en de weg naar productie

General Motors is een van de autofabrikanten die het zwaarst inzet op LMR. Het bedrijf overweegt zelfs om LFP helemaal te schrappen uit zijn toekomstige EV-line-up als LMR de beloofde kosten-energiedichtheid-combinatie waarmaakt. GM en LG hebben productie van LMR-cellen in de Verenigde Staten gepland voor 2028.

Die tijdlijn is realistisch gezien de huidige stand van de technologie. De stap van laboratoriumcel naar massaproductieaccu die voldoet aan automotive kwaliteitseisen — denk aan consistentie tussen cellen, veiligheidscertificering en kostenefficiënte schaalvergroting — duurt doorgaans drie tot vijf jaar. Bovendien moet LG of een partner nog aantonen dat de geoptimaliseerde laad- en ontlaadprotocollen compatibel zijn met bestaande laadinfrastructuur en gebruikersgedrag. EV-rijders laden niet altijd volgens het ideale profiel dat onderzoekers in het lab hanteren.

Voor de Nederlandse markt is dit vooral relevant als achtergrondontwikkeling. De meeste EV's die nu op de markt komen — van de Tesla Model Y tot de Volkswagen ID.7 en de BYD Seal — gebruiken nog NCM of LFP. LMR zal de komende jaren eerst in Amerikaanse en mogelijk Aziatische modellen debuteren, voordat het naar Europese merken doorgolft.