LG新能源40Ah鋰錳電池 883次循環後仍保92.2%電量

LG新能源（LG Energy Solution）與首爾大學共同研究發現，40安時（Ah）「鋰錳富氧」（Lithium Manganese-Rich，LMR）電池大型電芯經過883次充放電循環後，仍保有初始能量的92.2%，為電動車用大型電芯的穩定性樹立新指標。

LG新能源於7日（當地時間）表示，公司與首爾大學化學系林鍾佑（Lim Jong-woo）教授研究團隊共同進行此項研究，成功提升LMR電池應用於電動車大型電芯的可行性，相關成果已刊登於國際學術期刊《Nature Communications》（自然通訊）。

「鋰錳富氧」是以錳為主要原料的次世代正極材料，除了鎳、錳等過渡金屬之外，還能利用材料內部的氧參與能量儲存，因此可實現較高的能量密度。

不過，充電過程中被氧化的氧若在放電時無法充分恢復，就可能造成電池內部結構受損並產生氣體。電動車用大型電芯內部空間有限，這個問題容易演變成內部壓力上升與性能衰退。

研究團隊確認，影響氧「可逆性」的變數不只是充電上限電壓，放電下限電壓同樣關鍵。將充電上限電壓從4.6V降至4.3V後，氧化氧的還原率從86%提升到97%。

研究也發現，若放電下限從原本的3.0V延伸至2.0V，氧幾乎能恢復到原始狀態。換言之，唯有同時調整充電與放電兩端的電壓範圍，才能真正提高氧反應的可逆性。

LG新能源研究團隊據此重新設計40Ah級LMR大型電芯的驅動電壓範圍與活化製程條件，並在活化階段採用降低溫度的製程，藉此減少大型電芯常見的氣體膨脹問題。

刊登於《Nature Communications》的論文提出，4.3V至2.0V是較理想的電壓範圍，在此條件下氧的氧化還原反應能維持在較「可逆」的區間，同時抑制氣體產生與結構劣化。

同一篇論文指出，採用鈷含量0.27重量%的LMR材料製成的40Ah電芯，以正極活物質質量計算的比能量達到663Wh/kg，並在883次循環後維持92.2%的能量保持率。研究團隊強調，這項數據並非來自小型實驗電芯，而是以電動車實際應用為目標的大型電芯，這也是此次研究的核心價值所在。

林鍾佑教授表示：「這項研究從氧的可逆性角度釐清了LMR電池的劣化原因，證明只靠電化學協定的設計，就能改善電芯的穩定性。」這句話也點出，決定大型電芯穩定性的因素不只是材料本身，充放電條件的設計同樣扮演重要角色。

LG新能源相關人士則表示：「這項研究有效抑制了LMR電池長期以來的主要課題——氣體產生問題，證明即使是大型電芯，也能確保穩定的電池壽命。」該公司並說明，這項成果有望成為次世代LMR電池開發的基礎。評論指出，這代表電芯壽命的提升未必需要更換材料，透過製程與電壓條件的重新設計同樣能達到效果。

電池業界普遍認為，同時滿足電動車用電芯的能量密度、安全性與成本，是目前最大的課題。以錳為主的LMR系列材料正是瞄準這項需求而來，但實際導入產品與量產條件，仍有待後續驗證階段進一步確認。