El material de cátodo de tercera generación LNMO se acerca a su producción y aplicación en masa

Agosto de 2025 – En los últimos años, la industria de las baterías de litio ha avanzado continuamente en el desarrollo de materiales catódicos. En el Foro CIBF2023, el profesor Huang Xuejie, del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias, clasificó la evolución de los materiales catódicos en tres generaciones: la primera, compuesta por óxido de litio y manganeso (LMO); la segunda, compuesta por fosfato de litio y hierro (LFP) y materiales ternarios; y la tercera, compuesta por óxido de litio, níquel y manganeso de tipo espinela (LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄, o LNMO) y óxido de litio y níquel.

Entre estos, el LNMO se considera un candidato destacado para los materiales catódicos de próxima generación debido a su alto voltaje de operación, elevada densidad energética y menor costo. Se considera una alternativa prometedora tanto a los sistemas LFP como a los ternarios. Varias empresas líderes en baterías han mostrado un gran interés en el LNMO y participan activamente en I+D y en la generación de reservas tecnológicas.

Ventajas de la tecnología LNMO

lSin cobalto y rentable: El LNMO no contiene cobalto y está compuesto principalmente de manganeso. Su coste de material es aproximadamente un 20 % inferior al del LFP y un 40 % inferior al de los cátodos ternarios.

lAlta densidad de energía: con una plataforma de descarga de hasta 4,5 V (en comparación con los 3,2 V de LFP), LNMO ofrece un aumento del 22,5 % en la densidad de energía por unidad de masa.

lUtilización mejorada del litio: LNMO aumenta la utilización de los recursos de litio de aproximadamente el 70 % (típico en materiales ternarios) a alrededor del 95 %, lo que reduce significativamente el consumo de litio.

lDensidad de energía volumétrica superior: las células LNMO proporcionan hasta un 50 % más de densidad de energía volumétrica que las LFP, lo que las hace ideales para aplicaciones con estrictas restricciones de volumen, como vehículos eléctricos de pasajeros y sistemas de almacenamiento de energía.

Avances de ingeniería y preparación para la producción

A pesar de sus ventajas, la comercialización de LNMO se ha visto obstaculizada durante mucho tiempo por dificultades técnicas, como la inestabilidad del electrolito a alto voltaje y la degradación de la capacidad causada por la disolución del manganeso. Sin embargo, tras 17 años de investigación, el equipo del profesor Huang ha superado gradualmente estos obstáculos.

Según informes públicos, el Laboratorio del Lago Songshan ya ha alcanzado una capacidad de producción diaria de 300 kg de material LNMO. Además, las baterías blandas de LNMO/grafito desarrolladas en el laboratorio han superado rigurosas pruebas, demostrando:

lMás de 3000 ciclos de carga y descarga con una retención de capacidad del 97 % después de 100 semanas

l94,6% de retención de capacidad a -20 °C

lCarga rápida: la batería de paquete blando de 32 Ah se carga del 20 % al 80 % del SOC en solo 12 minutos

lSeguridad: La celda prismática de 100 Ah cargada a 4,8 V pasó la prueba de penetración de clavos sin incendio ni explosión

Además, el equipo ha desarrollado un paquete integral de industrialización, que incluye formulaciones de electrolitos de alto voltaje, tratamientos de superficies de papel de aluminio y alternativas de aglutinante de PVDF, acelerando la transición de la investigación a escala de laboratorio a la viabilidad comercial.

Perspectiva

Dados los prometedores resultados y el creciente apoyo industrial, el LNMO está técnicamente listo para su implementación a gran escala. Sus ventajas de rendimiento en cuanto a coste, seguridad y densidad energética lo convierten en un candidato ideal para herramientas eléctricas, sistemas de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos.

Con inversiones continuas tanto de la industria como del mundo académico, se espera que el LNMO se convierta en el material catódico principal de la tercera generación, impulsando la innovación tecnológica y apoyando el desarrollo sustentable de los recursos de baterías de litio.