L’oxyde de manganèse au lithium (LiMn₂O₄) est un matériau de cathode largement utilisé dans les batteries lithium-ion, connu pour sa combinaison d’une bonne sécurité, d’une stabilité thermique et de caractéristiques de performance raisonnables. Il s’agit d’un oxyde de métal de transition qui fait partie de la famille plus large des matériaux à base d’oxyde de lithium métal utilisés pour les batteries rechargeables.
Formule : LiMn₂O₄. Apparence : Il s’agit généralement d’une poudre fine, qui est généralement de couleur grise ou blanc cassé. Densité : environ 4,2–4,5 g/cm³. Structure cristalline : Structure de spinelle, où les atomes de manganèse sont disposés dans un cadre 3D, permettant aux ions lithium de s’intercaler facilement pendant le cyclage.
Densité d’énergie : L’oxyde de lithium et de manganèse offre une densité d’énergie modérée par rapport à d’autres matériaux de cathode comme l’oxyde de lithium et de cobalt (LCO) ou le lithium-nickel-cobalt-manganèse (NCM). La capacité typique de LiMn₂O₄ est de l’ordre de 120-130 mAh/g. Plage de tension : LiMn₂O₄ fonctionne dans une fenêtre de tension d’environ 3,0 à 4,2 V, similaire à de nombreuses autres cathodes lithium-ion. Durée de vie : LiMn₂O₄ a une bonne durée de vie et est généralement considéré comme stable sur de nombreux cycles de charge/décharge, avec une dégradation minimale de la capacité. Stabilité thermique : L’un des avantages significatifs de l’oxyde de lithium et de manganèse est sa grande stabilité thermique, ce qui le rend moins sujet à la surchauffe ou à l’emballement thermique par rapport à d’autres matériaux comme l’oxyde de lithium et de cobalt (LCO). Cela offre une meilleure sécurité, en particulier dans les applications où la génération de chaleur élevée est une préoccupation.
Batteries lithium-ion : LiMn₂O₄ est couramment utilisé dans les batteries lithium-ion pour les applications nécessitant une densité d’énergie modérée et une sécurité élevée, telles que les outils électriques, les véhicules électriques hybrides (HEV) et les dispositifs médicaux. Véhicules électriques (VE) : En raison de sa stabilité thermique, l’oxyde de lithium et de manganèse est utilisé dans certains VE et autobus électriques, en particulier lorsque l’accent est mis sur la sécurité et la longévité plutôt que sur une densité d’énergie extrême. Systèmes de stockage d’énergie (ESS) : L’oxyde de lithium et de manganèse est utilisé dans les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle où la sécurité, la stabilité et la rentabilité sont plus critiques que la capacité d’énergie brute. Électronique grand public : On le trouve dans certains appareils portables et sources d’alimentation rechargeables où une densité d’énergie modérée est acceptable.
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