[LMR电池] LG Energy Solution与GM选择的富锂锰基（LMR）电池，会成为LFP的替代品吗？

电动汽车电池行业正致力于开发富锂锰基（LMR）电池，将其作为同时确保价格竞争力和能量密度的替代方案。LMR是一种通过提高正极材料中锰的使用比例并减少镍、钴使用的电池技术。其开发目标是通过降低对镍和钴的依赖来减轻原材料成本负担，同时实现比磷酸铁锂（LFP）电池更高的能量密度。

随着近期LG Energy Solution与GM宣布LMR方形电池的生产计划，市场对LMR商业化的可能性表现出浓厚兴趣。不过，预计其市场规模目前仍将受到限制。BloombergNEF认为，LMR正极材料将在2027年之后开始应用于乘用车电动汽车电池，并将在2035年占据乘用车电动汽车正极材料总需求的约3%。S&P Global Mobility也预测，高锰系电池的大规模普及可能要到2030年代以后才会实现。

LMR电池是使用富含锂的锰系正极材料的锂离子电池。锰被认为是比镍和钴价格负担更低且供应量相对丰富的元素。LMR正极材料旨在通过提高锰的比重，同时减少或排除镍和钴的使用量，从而实现成本削减。

此外，LMR的设计旨在比现有正极材料储存更多的电量。其方式是在锰、镍、钴等金属成分的基础上，还将正极材料内部的氧反应利用在充放电过程中，从而提高存储容量。三井物产全球战略研究所分析认为，LMR正极材料可以实现250mAh/g以上的容量。这是指1g正极材料所能储存的电量，比LFP正极材料的170mAh/g高出约47%。该研究所还认为，LMR电池的能量密度理论上可以达到500Wh/kg以上。目前用于电动汽车的商用锂离子电池单体能量密度大多处于160~290Wh/kg水平。

然而，LMR电池产生的气体问题仍是商业化面临的课题。随着充放电过程的重复，LMR正极材料的晶体结构可能会发生变化，导致工作电压和寿命降低；如果充放电过程中正极材料内部的氧反应变得不稳定，则会导致内部结构损坏并产生气体。特别是在内部空间受限的电动汽车用大型电池单体中，这些气体由于会提高内部压力，从而引发性能下降。

LG Energy Solution与首尔大学的研究团队提出了通过调节充放电电压范围并降低初期活化工艺温度的方法，以减少气体产生和寿命下降。该方法通过调整充放电电压来稳定正极材料内部的氧反应，并通过低温工艺减少初期的气体产生。研究团队表示，在应用于40Ah级大型LMR电池单体的研究结果显示，在经过883次充放电后，仍能维持初期能量的92.2%。

LG Energy Solution相关人士表示：“这项研究解决了LMR电池面临的主要课题之一。通过有效抑制气体产生，证明了即使在大型电池单体中也能确保稳定的电池寿命，这为下一代LMR电池市场的增长提供了重要的基础。”

目前在LMR电池商业化方面最为积极的是LG Energy Solution与GM。两家的合资企业Ultium Cells计划在现有的电池单体生产设施中追加建设LMR方形电池单体生产设备。

Ultium Cells于上月29日宣布，将在美国田纳西州斯普林希尔工厂建设LMR方形电池单体生产体系。该公司计划通过补充现有生产体系的方式建设LMR生产设备，目标是自今年年底开始进行工厂改造和设备升级，并在2028年完成。

此次发布是继去年5月两家公司提出共同商业化计划后的后续措施。当时，LG Energy Solution与GM提出了目标：在2027年底前在LG Energy Solution的设施中开始LMR方形电池单体的预生产，并于2028年在美国投入商业化生产。GM计划将LMR方形电池单体应用于未来的电动皮卡车和大型运动型多用途车（SUV）。

GM引入LMR的原因是为了扩大能够应对不同车型价格和续航里程要求的电池选择范围。GM目前正推动将高镍电池用于需要长续航的车型，并将LFP电池应用于降低成本负担的产品线。此外，还计划通过增加LMR电池，提供比LFP具有更高能量密度和价格竞争力的选择。

两家公司的目标是将 LMR 方形电池的能量密度提高到比 LFP 高 33%，同时将成本控制在相似水平。如果实现这种性能，就可以在相同尺寸的电池包中增加续航里程，或者在保持相同续航里程的情况下减少电池单元的装载量。

不仅是 LG Energy Solution 和 GM，福特也在推进 LMR 电池的商业化。福特表示，去年 4 月已在电池研发中心“Ford Ion Park”开发出 LMR 电池，并正在试点生产线上生产第二代电池。该公司计划在 2030 年之前将 LMR 技术应用于未来的电动汽车产品线。

福特解释称，正在开发的 LMR 电池目标是具备与 LFP 电池相似的安全性，同时拥有比高镍电池更高的能量密度，以及比现有的中镍电池更低的成本。其构想是通过此举增加电动汽车的续航里程并降低售价。

正极材料企业也在同步进行产品开发和生产准备。POSCO Future M 自 2023 年起便与全球整车及电池企业共同开发 LMR 正极材料商业化技术，并于 2024 年成功实现试点生产。去年 5 月，该公司曾提出计划，即在改善能量密度、充放电性能及稳定性后，于年内掌握量产技术并开展大规模订单承接。POSCO Future M 说明，通过利用现有的镍钴锰（NCM）正极材料生产线来构建 LMR 正极材料量产体系，可以减轻新增大规模设备投资的负担。

欧洲材料企业优美科也一直在推进锰系正极材料的产业化。优美科于 2023 年 2 月着手开展高锂锰（HLM）正极活性物质技术的产业化，并提出了以 2026 年实现电动汽车商业化生产及应用为目标。当时该公司表示，正在与整车及电池单元制造商进行 HLM 产品开发项目，并已具备能够供应客户测试所需大量 HLM 的生产准备能力。

优美科评价称，HLM 是一种能够降低镍使用量且不使用钴，从而具有降低成本空间的材料，能够提供比 LFP 更长的续航里程、相似的安全性以及高回收利用率。在生产方面，该公司提出了可以利用现有 NCM 正极材料生产设施这一优点。优美科目前提到了正在生产 NCM 正极活性物质的韩国、波兰工厂等作为 HLM 的生产候选地。