Analyse de la structure et des caractéristiques de LMO

La batterie à structure spinelle LMO présente une structure tridimensionnelle en spinelle, ce qui améliore le flux d'ions sur les électrodes, réduit la résistance interne et augmente la capacité de transport de courant. De plus, cette structure offre une grande stabilité thermique et sécurité, bien que sa durée de vie en cycle et en calendrier soit relativement limitée. La faible résistance interne permet une charge rapide et une décharge à courant élevé. Par exemple, la batterie LMO de type 18650 peut se décharger à des courants de 20-30A avec une accumulation de chaleur modérée. Bien qu'elle puisse supporter une impulsion de charge d'une seconde allant jusqu'à 50A, des charges élevées soutenues feront monter la température de la batterie, nécessitant que la température ne dépasse pas 80°C (176°F). Par conséquent, les batteries LMO sont largement utilisées dans les outils électriques, les dispositifs médicaux et les véhicules électriques hybrides et purs. La plupart des batteries LMO sont mélangées avec de l'oxyde de lithium nickel manganèse cobalt (NMC) pour améliorer l'énergie spécifique et prolonger la durée de vie, offrant ainsi des performances optimales. De nombreux véhicules électriques, tels que la Nissan Leaf, la Chevrolet Volt et la BMW i3, utilisent le système LMO (NMC). La composante LMO représente environ 30% de la composition de la batterie, fournissant un courant d'accélération élevé, tandis que la composante NMC assure une capacité de longue portée.

La tendance de la recherche sur les batteries lithium-ion est de combiner LMO avec du cobalt, du nickel, du manganèse et/ou de l'aluminium comme matériaux de cathode actifs. Parfois, une petite quantité de silicium est ajoutée au matériau de l'anode, augmentant la capacité jusqu'à 25%; cependant, l'expansion et la contraction du silicium peuvent causer des contraintes mécaniques, entraînant une durée de vie en cycle raccourcie. Par conséquent, ces trois métaux actifs et les matériaux améliorés au silicium peuvent être sélectionnés selon les besoins pour améliorer l'énergie spécifique (capacité), la puissance spécifique (capacité de charge) ou la durée de vie. Les batteries grand public recherchent généralement une haute capacité, tandis que les applications industrielles mettent l'accent sur la capacité de charge, la longue durée de vie et la fiabilité de la sécurité.