LG Energy Solution et l’Université Nationale de Séoul ont franchi une étape importante dans le développement des batteries lithium-manganèse (LMR). Selon une étude récente, des cellules expérimentales grand format ont réussi à conserver 92,2 % de leur capacité initiale après 883 cycles de charge et de décharge. Cette avancée relance l’intérêt pour une chimie prometteuse, capable de faire baisser le coût des véhicules électriques tout en offrant une grande densité énergétique.
Une optimisation électrochimique sans surcoût de fabrication
Jusqu’à présent, le déploiement à grande échelle des batteries LMR se heurtait à une dégradation rapide liée à l’instabilité de leur cathode. Les réactions générées par l’oxygène lors des phases de charge endommageaient la structure interne des cellules et produisaient des gaz indésirables. Les chercheurs menés par le professeur Jongwoo Lim ont toutefois démontré qu’il était possible de stabiliser la structure en ajustant simplement le protocole d’utilisation, sans ajouter de matériaux rares ou coûteux.
Pour parvenir à ce résultat sur des cellules grand format, l’équipe a agi sur plusieurs paramètres techniques lors du processus de fabrication et de fonctionnement :
- L’abaissement de la tension de coupure en charge de 4,6 V à 4,3 V, augmentant la récupération d’oxygène de 86 % à 97 %.
- L’extension de la plage de décharge jusqu’à 2 V contre 3 V habituellement, afin de garantir une meilleure stabilité mécanique.
- L’application d’un processus de formation à basse température lors de la fabrication pour réduire la dégradation de la cathode.
Le manganèse, un atout économique et stratégique
L’intérêt de l’industrie pour la technologie LMR s’explique principalement par sa composition. Le manganèse est un métal abondant et nettement moins onéreux que le nickel ou le cobalt utilisés dans les batteries NCM traditionnelles. Remplacer une partie de ces métaux critiques par du manganèse permet de réduire la facture de production des cellules tout en préservant de bonnes performances énergétiques.
Des constructeurs comme General Motors s’intéressent de près à cette chimie. GM estime que la technologie LMR offre une densité énergétique supérieure de 33 % par rapport aux batteries LFP (lithium-fer-phosphate), pour un coût similaire. Le groupe américain s’est d’ailleurs associé à LG Energy Solution pour concrétiser un projet d’usine de batteries LMR aux États-Unis à l’horizon 2028.
Des étapes clés à valider avant la production en série
Bien que ces résultats obtenus en laboratoire soient encourageants, la technologie doit encore faire ses preuves face aux exigences réelles du marché automobile. L’endurance mesurée à 883 cycles reste inférieure à la fourchette de 1 000 à 2 000 cycles généralement ciblée par les constructeurs pour garantir la longévité d’un véhicule. De plus, la tolérance de cette chimie aux recharges très rapides et ses performances par temps froid doivent encore être démontrées.
Les années précédant l’échéance de 2028 permettront aux ingénieurs d’évaluer le comportement de ces cellules dans des conditions variées d’utilisation. Si ces étapes de validation industrielle sont franchies avec succès, les batteries LMR pourraient s’imposer comme une alternative crédible, combinant une meilleure autonomie et des tarifs d’achat plus abordables pour les futurs acquéreurs de véhicules électriques.