LG Energy Solution et l'Université nationale de Séoul font progresser la technologie des batteries LMR à haute capacité

Le fabricant sud-coréen de batteries LG Energy Solution, en collaboration avec des équipes de recherche de l'Université nationale de Séoul, a annoncé le 7 septembre 2026 avoir mis au point une technologie clé visant à améliorer la stabilité structurelle et opérationnelle des matériaux de cathode en oxyde lamellaire riche en lithium et en manganèse. Ce développement cible des mécanismes fondamentaux de dégradation qui ont longtemps empêché l'application commerciale des batteries riches en lithium et en manganèse dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie. En atténuant la rupture structurelle et la baisse de tension lors de cycles répétés de charge à haute tension, cette innovation conjointe vise à offrir une alternative à haute capacité et à moindre coût aux chimies de batteries actuelles à forte teneur en nickel.

## Points clés

- LG Energy Solution et l'Université nationale de Séoul ont annoncé le 7 septembre 2026 un développement conjoint dans la technologie de cathode de batterie riche en lithium et en manganèse (LMR). - La recherche répond à la dégradation structurelle, au dégagement d'oxygène et à la baisse de tension dans les matériaux de cathode LMR à haute capacité lors des cycles à haute tension. - Les chimies de cathode LMR réduisent la dépendance vis-à-vis du cobalt et du nickel coûteux en utilisant des proportions plus élevées de manganèse, moins cher et largement disponible. - LG Energy Solution a été créée en tant que filiale autonome issue d'une scission de LG Chem en décembre 2020 et figure parmi les plus grands fournisseurs mondiaux de batteries pour véhicules électriques. - L'Université nationale de Séoul est une institution de recherche sud-coréenne majeure qui s'associe à des fabricants industriels pour faire progresser les technologies de stockage d'énergie.

## Que s'est-il passé

Le 7 septembre 2026, LG Energy Solution et l'Université nationale de Séoul ont révélé que des efforts de recherche conjoints avaient produit une technologie clé conçue pour surmonter les obstacles de stabilité des cathodes en oxyde lamellaire riche en lithium et en manganèse (LMR), selon des informations fournies par LG Energy Solution et publiées via PRNewswire.

Les cathodes LMR sont identifiées depuis longtemps par les scientifiques comme un candidat prometteur pour le stockage d'énergie de nouvelle génération en raison de leur capacité spécifique de décharge potentielle dépassant 250 milliampères-heures par gramme (mAh/g). Cette performance surpasse nettement la capacité des cathodes conventionnelles en nickel-cobalt-manganèse (NCM), qui fournissent généralement entre 180 et 210 mAh/g. La capacité élevée des matériaux LMR découle d'un mécanisme de compensation de charge double impliquant à la fois les cations de métaux de transition et les anions d'oxygène lors d'un fonctionnement à des tensions supérieures à 4,5 volts.

Cependant, l'activation de l'oxydoréduction des anions d'oxygène à des tensions de fonctionnement élevées provoque une grave instabilité structurelle au sein du matériau de cathode. Au fil des cycles répétés de charge et de décharge, la perte d'oxygène entraîne la microfissuration des particules, la migration des métaux de transition, des transitions de phase irréversibles d'une structure lamellaire vers une phase spinelle ou sel gemme, ainsi qu'une baisse continue de la tension de fonctionnement, connue sous le nom de chute de tension (voltage decay). Ces facteurs de dégradation structurelle réduisent l'efficacité énergétique et la durée de vie de la cellule, tandis que la génération de gaz présente des risques pour la sécurité dans les blocs-batteries hermétiquement fermés.

Selon LG Energy Solution, l'équipe de recherche conjointe avec l'Université nationale de Séoul a développé un mécanisme de stabilisation qui supprime ces défauts structurels lors du fonctionnement à haute tension. En maintenant l'intégrité structurelle du réseau cristallin LMR, la technologie stabilise l'interface de l'électrode et réduit la chute de tension, rapprochant cette chimie de la viabilité commerciale pour le stockage d'énergie industriel et les plateformes de véhicules électriques.

## Pourquoi c'est important

L'avancée de la technologie de cathode LMR répond aux défis économiques et de chaîne d'approvisionnement essentiels auxquels est confrontée l'industrie mondiale du véhicule électrique. Les cellules de batterie représentent jusqu'à 30 à 40 % du coût total de fabrication d'un véhicule électrique, les matières premières de la cathode constituant la part la plus importante du coût de la cellule. Les batteries haute performance actuelles reposent fortement sur le nickel et le cobalt. Les prix du nickel subissent une volatilité d'approvisionnement périodique, tandis que l'extraction du cobalt est concentrée dans des régions géographiques limitées, notamment la République démocratique du Congo, ce qui suscite des inquiétudes quant aux droits humains et à la vulnérabilité de la chaîne d'approvisionnement.

En substituant une part importante du nickel et du cobalt par du manganèse, les chimies LMR offrent une voie vers la réduction des dépenses en matières premières. Le manganèse est largement réparti géographiquement, moins coûteux et moins sujet à de graves perturbations de l'approvisionnement.

En outre, la technologie LMR occupe une position stratégique entre les cellules au lithium-fer-phosphate (LFP) et les cellules NCM à forte teneur en nickel. Les batteries LFP offrent une sécurité thermique élevée et un coût faible, mais possèdent une densité énergétique volumique et gravimétrique inférieure (généralement 160 à 190 wattheures par kilogramme au niveau de la cellule), ce qui limite l'autonomie des véhicules. Les cellules NCM à forte teneur en nickel fournissent des densités énergétiques supérieures à 250 à 300 Wh/kg, mais entraînent des coûts de matières premières plus élevés. Les cathodes LMR offrent une densité énergétique élevée pour un coût de matériau moindre, permettant potentiellement de produire des véhicules électriques moins chers avec une plus grande autonomie sans nécessiter de matières premières coûteuses.

Pour les fabricants de batteries, la maîtrise d'une technologie LMR stable offre un avantage concurrentiel sur un marché en évolution où les constructeurs automobiles exigent des sources d'énergie moins chères, plus sûres et de plus haute densité afin d'étendre l'adoption des véhicules électriques auprès du grand public.

## Le contexte

La technologie des batteries lithium-ion a évolué à travers plusieurs itérations chimiques depuis son introduction commerciale par Sony Corporation en 1991, qui utilisait des cathodes en oxyde de cobalt et de lithium (LCO). Alors que la demande s'étendait de l'électronique grand public aux applications automobiles lourdes, les chercheurs ont développé des chimies nickel-manganèse-cobalt (NCM) et nickel-cobalt-aluminium (NCA) pour équilibrer la densité énergétique, la stabilité thermique et la durée de vie des cycles. Dans les chimies NCM standards, le nickel fournit une capacité spécifique élevée, le cobalt stabilise la structure cristalline lamellaire et améliore la conductivité électrique, tandis que le manganèse améliore la stabilité structurelle et thermique.

Pour réduire les coûts et augmenter l'autonomie, l'industrie des batteries s'est initialement tournée vers des chimies à forte teneur en nickel, telles que la NCM 811 (80 % de nickel, 10 % de cobalt, 10 % de manganèse) et des formulations ultra-riches en nickel dépassant 90 % de teneur en nickel. Cependant, à mesure que la teneur en nickel augmente, la stabilité thermique diminue, ce qui nécessite une gestion thermique avancée et des revêtements protecteurs.

Les oxydes lamellaires riches en lithium et en manganèse (Li1+xM1-xO2, où M représente le manganèse, le nickel et le cobalt) sont apparus comme une alternative à haute capacité. Dans les composés LMR, le manganèse constitue le principal métal de transition, avec des ions lithium supplémentaires incorporés dans la couche de métal de transition. Lorsqu'ils sont chargés au-dessus de 4,5 V, les ions de métal de transition et l'oxygène du réseau cristallin participent tous deux au processus de transfert de charge, produisant une capacité électrique supérieure. Cependant, les premiers matériaux LMR souffraient de graves inconvénients techniques lors du cyclage, notamment un dégagement de gaz résultant de la libération de l'oxygène du réseau, une transformation de phase irréversible en structures de sel gemme ou de spinelle électrochimiquement inactives, ainsi qu'une baisse rapide de la tension qui compliquait la conception des systèmes de gestion de batterie.

LG Energy Solution, créée en décembre 2020 via une scission des activités énergétiques de LG Chem et cotée à la Bourse de Corée (Korea Exchange) en janvier 2022, est l'un des principaux fabricants mondiaux de batteries. Basée à Séoul, en Corée du Sud, LG Energy Solution exploite des usines de fabrication en Corée du Sud, aux États-Unis, en Chine et en Pologne, fournissant des systèmes de batterie à des groupes automobiles tels que General Motors, Hyundai Motor Group, Honda Motor Company et Stellantis.

L'Université nationale de Séoul, établissement public phare de la Corée du Sud, abrite des laboratoires de recherche universitaires et industriels dédiés aux sciences des matériaux avancés, à l'électrochimie du solide et aux systèmes de stockage d'énergie. Les partenariats conjoints université-industrie constituent un pilier essentiel de la stratégie nationale de la Corée du Sud pour préserver sa compétitivité technologique dans la fabrication mondiale de batteries face à l'expansion de concurrents chinois tels que CATL et BYD.

## Réactions

À la suite de cette annonce, les analystes de l'énergie et les observateurs de l'industrie automobile ont noté que la stabilisation des cathodes LMR représente une étape cruciale dans les feuilles de route de la chimie des cellules. Les constructeurs automobiles cherchant à réduire le prix des véhicules d'entrée de gamme se sont de plus en plus tournés vers les cellules au lithium-fer-phosphate (LFP) principalement produites en Chine. Le développement d'une technologie LMR stable offre aux producteurs de batteries non chinois une chimie alternative à haute densité et à faible coût pour contrer l'expansion du LFP sur le marché des véhicules électriques grand public.

Bien que LG Energy Solution n'ait pas détaillé d'engagements clients spécifiques dans sa déclaration initiale, les constructeurs automobiles mondiaux devraient évaluer des échantillons de cellules LMR dans le cadre de leurs plans d'approvisionnement en groupes motopropulseurs à long terme. Les ministères gouvernementaux et les organismes de stratégie industrielle de Corée du Sud devraient également suivre les résultats de ces recherches, compte tenu des politiques nationales visant à soutenir la propriété intellectuelle nationale dans le domaine des batteries et l'indépendance de la chaîne d'approvisionnement.

## Ce que l'on ne sait pas encore

Malgré l'importance stratégique de l'annonce de la recherche conjointe par LG Energy Solution et l'Université nationale de Séoul, plusieurs détails techniques et commerciaux clés restent à confirmer :

- Détails chimiques et structurels : Le processus scientifique exact utilisé pour stabiliser la cathode LMR — tel que les revêtements de surface, le dopage en masse avec des éléments traces, la synthèse monocristalline ou des formulations d'électrolyte spécialisées — n'a pas été entièrement divulgué dans les documents publics en raison du dépôt de brevets et de considérations de propriété industrielle. - Durée de vie des cycles et chiffres de performance : Le communiqué de presse n'a pas précisé de métriques de performance exactes, telles que le pourcentage de rétention de capacité sur 1 000 cycles de charge-décharge, les limites de température de fonctionnement ou l'ampleur exacte de la réduction de la baisse de tension. - Calendrier de commercialisation : Un calendrier précis pour la production pilote, l'envoi d'échantillons de cellules prototypes aux constructeurs automobiles et la production industrielle à grande échelle n'a pas été fourni. - Rendements de fabrication et coûts : La complexité globale du traitement, les rendements de production et le coût final par kilowatthere ($/kWh) à l'échelle commerciale par rapport aux chimies actuelles à forte teneur en nickel et LFP restent à déterminer dans des conditions d'usine réelles.

## Ce qu'il faut surveiller

- Publications scientifiques et divulgations de brevets : Des mécanismes techniques détaillés et des données de caractérisation structurelle devraient apparaître dans des revues scientifiques à comité de lecture et des bases de données internationales de demandes de brevet. - Annonces d'échantillonnage de prototypes : Prochaines mises à jour de LG Energy Solution concernant les tests de prototypes au niveau des cellules et la livraison d'échantillons de cellules LMR à de grands partenaires automobiles, notamment General Motors, Hyundai et Honda. - Feuilles de route de fabrication et dépenses d'investissement : Annonces détaillant les investissements dans des lignes de fabrication pilotes ou la réadaptation d'installations de production existantes en Corée du Sud, en Amérique du Nord ou en Europe pour la synthèse de cathodes LMR et l'assemblage de cellules. - Réponses concurrentielles du secteur : Développements technologiques parallèles et annonces commerciales de fabricants de cellules concurrents, notamment Samsung SDI, SK On, CATL et Panasonic, qui mènent également des recherches actives sur des alternatives de cathodes riches en manganèse et en lithium.

Ce compte rendu est basé sur un reportage original fourni par LG Energy Solution et diffusé via PRNewswire.