LG Energy Solution и Сеульский национальный университет усовершенствовали технологию высокоемких LMR-аккумуляторов

Южнокорейский производитель аккумуляторов LG Energy Solution в сотрудничестве с исследовательскими группами Сеульского национального университета объявил 7 сентября 2026 года о создании ключевой технологии, направленной на повышение структурной и эксплуатационной стабильности катодных материалов из слоистых оксидов с высоким содержанием лития и марганца. Разработка устраняет фундаментальные механизмы деградации, которые долгое время препятствовали коммерческому применению аккумуляторов с высоким содержанием лития и марганца в электромобилях и системах хранения энергии. Снижая степень разрушения структуры и падение напряжения при повторных циклах высоковольтной зарядки, совместная инновация предназначена для создания высокоемкой и более дешевой альтернативы существующим электрохимическим системам с высоким содержанием никеля.

## Key facts

- LG Energy Solution и Сеульский национальный университет объявили о совместной разработке технологии катодов для аккумуляторов с высоким содержанием лития и марганца (LMR) 7 сентября 2026 года. - Исследование решает проблемы структурной деградации, выделения кислорода и падения напряжения в высокоемких LMR-катодных материалах при циклировании под высоким напряжением. - Электрохимические системы LMR-катодов снижают зависимость от дорогостоящих кобальта и никеля за счет использования более высокой доли доступного и более дешевого марганца. - Компания LG Energy Solution была создана в качестве независимого подразделения в результате выделения из LG Chem в декабре 2020 года и входит в число крупнейших мировых поставщиков аккумуляторов для электромобилей. - Сеульский национальный университет — ведущее южнокорейское научно-исследовательское учреждение, сотрудничающее с промышленными производителями для развития технологий хранения энергии.

## What happened

7 сентября 2026 года компании LG Energy Solution и Сеульский национальный университет сообщили, что их совместные исследования позволили создать ключевую технологию для преодоления барьеров стабильности слоистых оксидных катодов с высоким содержанием лития и марганца (LMR), согласно сообщению LG Energy Solution, опубликованному через PRNewswire.

LMR-катоды давно рассматриваются учеными в области химических источников тока как перспективные кандидаты для систем хранения энергии следующего поколения благодаря потенциальной удельной разрядной емкости, превышающей 250 миллиампер-часов на грамм (мА·ч/г). Электрохимические показатели существенно превосходят емкость традиционных никель-кобальт-марганцевых (NCM) катодов, которая обычно составляет от 180 до 210 мА·ч/г. Высокая емкость LMR-материалов обусловлена двойным механизмом компенсации заряда с участием как катионов переходных металлов, так и анионов кислорода при работе при напряжении свыше 4,5 вольта.

Однако активация окислительно-восстановительного процесса анионов кислорода при высоких рабочих напряжениях вызывает серьезную структурную нестабильность внутри катодного материала. При повторных циклах заряда и разряда потеря кислорода приводит к микротрещинам частиц, миграции переходных металлов, необратимым фазовым переходам от слоистой структуры к фазе шпинели или каменной соли, а также к постоянному падению рабочего напряжения, известному как деградация напряжения (voltage decay). Эти факторы структурной деградации снижают энергоэффективность и срок службы элемента, а выделение газа создает риски для безопасности в герметичных аккумуляторных блоках.

По данным LG Energy Solution, совместная исследовательская группа с Сеульским национальным университетом разработала механизм стабилизации, подавляющий эти структурные дефекты при работе под высоким напряжением. Сохраняя структурную целостность кристаллической решетки LMR, технология стабилизирует межфазную границу электрода и снижает падение напряжения, приближая эту электрохимическую систему к коммерческому применению в промышленных системах хранения энергии и платформах электромобилей.

## Why it matters

Развитие технологии LMR-катодов решает ключевые экономические проблемы и задачи в цепочке поставок, с которыми сталкивается мировая отрасль электромобилей. Аккумуляторные элементы составляют от 30 до 40 процентов общей стоимости производства электромобиля, при этом сырьевые катодные материалы формируют крупнейшую долю себестоимости элемента. Современные высокопроизводительные аккумуляторы в сильной степени зависят от никеля и кобальта. Цены на никель подвержены периодической волатильности поставок, а добыча кобальта сосредоточена в ограниченном числе регионов, в частности в Демократической Республике Конго, что вызывает обеспокоенность в связи с соблюдением прав человека и уязвимостью цепочек поставок.

Заменяя значительную часть никеля и кобальта марганцем, LMR-системы дают возможность снизить расходы на сырье. Марганец широко распространен географически, стоит дешевле и менее подвержен серьезным перебоям в поставках.

Кроме того, технология LMR занимает стратегическое положение между литий-железо-фосфатными (LFP) элементами и высоконикелевыми NCM-элементами. LFP-аккумуляторы обеспечивают высокую термическую безопасность и низкую стоимость, но обладают более низкой объемной и гравиметрической плотностью энергии (обычно от 160 до 190 ватт-часов на килограмм на уровне элемента), что ограничивает запас хода автомобиля. Высоконикелевые NCM-элементы обеспечивают плотность энергии свыше 250–300 Вт·ч/кг, но требуют больших затрат на сырье. LMR-катоды предлагают высокую плотность энергии при меньшей стоимости материалов, что потенциально позволяет выпускать более дешевые электромобили с увеличенным запасом хода без использования дорогого сырья.

Для производителей аккумуляторов освоение стабильной технологии LMR обеспечивает конкурентное преимущество на развивающемся рынке, где автопроизводители требуют более дешевых, безопасных и емких источников питания для расширения массового внедрения электромобилей.

## The background

Технология литий-ионных аккумуляторов прошла несколько этапов развития электрохимических систем с момента ее коммерческого внедрения компанией Sony Corporation в 1991 году, когда использовались катоды из оксида лития-кобальта (LCO). По мере роста спроса от бытовой электроники к тяжелой автомобильной технике исследователи разработали никель-марганец-кобальтовые (NCM) и никель-кобальт-алюминиевые (NCA) системы для сбалансирования плотности энергии, термической стабильности и циклического ресурса. В стандартных NCM-системах никель обеспечивает высокую удельную емкость, кобальт стабилизирует слоистую кристаллическую структуру и повышает электропроводность, а марганец улучшает структурную и термическую стабильность.

Чтобы снизить затраты и увеличить запас хода, аккумуляторная отрасль первоначально перешла на высоконикелевые системы, такие как NCM 811 (80% никеля, 10% кобальта, 10% марганца) и ультравысоконикелевые составы с содержанием никеля более 90%. Однако по мере роста содержания никеля снижается термическая стабильность, что требует применения передовых систем терморегулирования и защитных покрытий.

Слоистые оксиды с высоким содержанием лития и марганца (Li1+xM1-xO2, где M означает марганец, никель и кобальт) появились в качестве высокоемкой альтернативы. В соединениях LMR марганец является основным переходным металлом, а дополнительные ионы лития внедрены в слой переходных металлов. При зарядке свыше 4,5 В как ионы переходных металлов, так и кислород решетки участвуют в процессе переноса заряда, обеспечивая превосходную электрическую емкость. Однако ранние LMR-материалы имели серьезные технические недостатки в процессе циклирования, включая газовыделение из-за высвобождения кислорода из кристаллической решетки, необратимое фазовое превращение в электрохимически неактивные структуры типа каменной соли или шпинели, а также быстрое падение напряжения, усложнявшее проектирование систем управления аккумуляторами (BMS).

Компания LG Energy Solution, созданная в декабре 2020 года путем выделения энергетического бизнеса LG Chem и прошедшая листинг на Корейской бирже в январе 2022 года, является одним из крупнейших мировых производителей аккумуляторов. Штаб-квартира LG Energy Solution расположена в Сеуле (Южная Корея), а ее производственные предприятия работают в Южной Корее, США, Китае и Польше, поставляя аккумуляторные системы автомобильным концернам, включая General Motors, Hyundai Motor Group, Honda Motor Company и Stellantis.

Сеульский национальный университет, ведущее государственное высшее учебное заведение Южной Кореи, располагает специализированными научно-производственными лабораториями, занимающимися передовым материаловедением, твердотельной электрохимией и системами хранения энергии. Совместные университетско-промышленные партнерства образуют ключевой элемент национальной стратегии Южной Кореи по сохранению технологической конкурентоспособности в мировом производстве аккумуляторов на фоне экспансии китайских конкурентов, таких как CATL и BYD.

## Reaction

После объявления аналитики энергетического рынка и обозреватели автомобильной отрасли отметили, что стабилизация LMR-катодов представляет собой важнейший этап в дорожных картах развития электрохимии элементов. Автопроизводители, стремящиеся снизить цены на автомобили начального уровня, все чаще переходят на литий-железо-фосфатные (LFP) элементы, производимые преимущественно в Китае. Разработка стабильной технологии LMR дает некитайским производителям аккумуляторов плотную по энергии и недорогую альтернативную электрохимическую систему для противодействия экспансии LFP на рынке массовых электромобилей.

Хотя LG Energy Solution не раскрыла конкретных обязательств перед клиентами в своем первоначальном заявлении, ожидается, что мировые автопроизводители оценят образцы элементов LMR в рамках своих долгосрочных планов по закупке силовых установок. Ожидается также, что министерства и органы промышленной стратегии Южной Кореи будут отслеживать результаты исследований с учетом национальной политики, направленной на поддержку отечественной интеллектуальной собственности в сфере аккумуляторов и независимости цепочек поставок.

## What we don't know yet

- Химическая и структурная специфика: точный научный процесс, использованный для стабилизации LMR-катода — например, нанесение поверхностных покрытий, объемное легирование микроэлементами, синтез монокристаллов или специальные составы электролита — не был полностью раскрыт в публичных материалах по причинам подачи патентных заявок и защиты коммерческой тайны. - Циклический ресурс и показатели эффективности: в пресс-релизе не указаны точные показатели производительности, такие как процент сохранения емкости на протяжении 1000 циклов заряда-разряда, пределы рабочих температур или точная степень снижения падения напряжения. - Сроки коммерциализации: четкий график пилотного производства, предоставления образцов элементов-прототипов автопроизводителям и полномасштабного заводского производства представлен не был. - Выход годной продукции и производственные затраты: общая сложность техпроцесса, процент выхода годной продукции и итоговая стоимость за киловатт-час ($/кВт·ч) в коммерческом масштабе по сравнению с существующими высоконикелевыми и LFP-системами еще только предстоит определить в реальных заводских условиях.

## What to watch

- Научные публикации и раскрытие патентов: подробные технические механизмы и данные структурного анализа, как ожидается, появятся в рецензируемых научных журналах и международных базах данных патентных заявок. - Заявления о поставке образцов прототипов: будущие новости от LG Energy Solution касательно тестирования прототипов на уровне элементов и доставки образцов LMR-элементов ключевым автомобильным партнерам, включая General Motors, Hyundai и Honda. - Производственные планы и капитальные затраты: объявления с подробным описанием инвестиций в пилотные производственные линии или переоснащение существующих мощностей в Южной Корее, Северной Америке или Европе для синтеза LMR-катодов и сборки элементов. - Ответные шаги конкурентов в отрасли: параллельные технологические разработки и коммерческие заявления конкурирующих производителей элементов, включая Samsung SDI, SK On, CATL и Panasonic, которые также активно исследуют альтернативные катодные материалы с высоким содержанием марганца и лития.

Этот материал основан на оригинальном сообщении компании LG Energy Solution, распространенном через PRNewswire.