Dyrektor ds. Inżynierii Napędów Elektrycznych w Fordzie pochwalił się, że firma „po intensywnych badaniach” stworzyła „zmieniającą zasady gry” chemię ogniw litowo-jonowych: LMR. To ogniwa o wysokiej zawartości manganu, znane od kilkudziesięciu lat, w literaturze określane mianem „obiecujących”, ale też posiadające swoje wady. Ich największą zaletą jest niski koszt drogich surowców oraz wysokie napięcie, czyli duża pojemność z tej samej jednostki wagi.
Ford i ogniwa Lithium Manganese Rich
Ogniwa bogate w mangan oznaczane są jako LMO lub LMNO, jeśli zawartość niklu jest istotna. Ilość kobaltu jest znikoma do zerowej, nikiel jest stosunkowo tani, mangan – tani, więc ogniwa nie mają problemu kosztów, gdy chodzi o surowce. Dużą ich zaletą jest znany proces produkcji, bardzo dużą wysokie napięcie dochodzące do 5 V przy ładowaniu, co przekłada się bezpośrednio na pojemność ogniwa. Ich zawartość w porównaniu do klasycznych ogniw NCM przedstawia poniższy, odrobinę już przestarzały diagram:
Ford nie podaje dokładnych parametrów ogniw, z opisów można jednak wnioskować, że stworzył właśnie LMNO (źródło), bo ciągle odnosi się do produktów z katodami niklowymi (Li-NCM). Mają one być odpowiedzią na pytanie „co będzie następne [po NCM i LFP]”. Firma ma już pilotażową linię produkcyjną, pracuje nad drugą generacją ogniw i zakłada, że trafią one do elektryków Forda „jeszcze w tej dekadzie”. Możemy domniemywać, że po wariantach o wysokiej pojemności przyjdzie czas na wersje tańsze, LMFP (LFP domieszkowane manganem).
To jednak nie przypadek, że ogniwa oparte przede wszystkim na manganie nie są dziś stosowane w samochodach elektrycznych. Otóż wysokie napięcie pracy może powodować rozpad elektrolitu do kwasu fluorowodorowego, a ten znany jest z tego, że trawi nawet szkło, nie mówiąc o materiałach wchodzących w skład elektrody. Wystarczy niewielka ilość wody, by doszło do wytrawienia manganu i gwałtownej degradacji ogniwa. Poza tym wędrujące przez ogniwo jony litu (ładowanie/rozładowanie) powodują stopniowe pękanie struktur katody, co przekłada się na rosnącą nieprzewidywalność napięcia na biegunach ogniwa. Ta degradacja jest wolniejsza, ale nieunikniona.
Mangan jest tani, więc prace nad optymalizacją baterii litowych wykorzystujących ten pierwiastek trwają już prawie trzydzieści lat (patrz: daty opracowań w przypisach TUTAJ). W ostatnich latach zaczął on wracać do łask, bo nauczyliśmy się wytwarzać grafenowe powłoki na elektrodach, a dzięki nim możliwe jest ciasne utrzymanie struktur. Niektóre firmy twierdzą, że jest to „obiecujący” kierunek rozwoju nawet w przypadku istniejących chemii (NCM, LFP), nad ogniwami bogatszymi w mangan intensywnie pracują chińskie firmy. Oraz Ford, jak widać:
Pilotażowa linia produkcyjna ogniw bogatych w mangan w centrum badawczym Ford Ion Park (c) Charles Poon / LinkedIn
