L’ossido di litio manganese (LiMn₂O₄) è un materiale catodico ampiamente utilizzato nelle batterie agli ioni di litio, noto per la sua combinazione di buona sicurezza, stabilità termica e ragionevoli caratteristiche prestazionali. Si tratta di un ossido di metallo di transizione che fa parte della più ampia famiglia di materiali di ossido di litio metallico utilizzati per le batterie ricaricabili.
Formula: LiMn₂O₄. Aspetto: In genere è una polvere fine, che di solito è di colore grigio o bianco sporco. Densità: circa 4,2-4,5 g/cm³. Struttura cristallina: struttura di spinello, in cui gli atomi di manganese sono disposti in una struttura 3D, consentendo agli ioni di litio di intercalarsi facilmente durante il ciclo.
Densità energetica: l’ossido di litio manganese offre una densità di energia moderata rispetto ad altri materiali catodici come l’ossido di litio cobalto (LCO) o il litio nichel cobalto manganese (NCM). La capacità tipica di LiMn₂O₄ è compresa tra 120 e 130 mAh/g. Intervallo di tensione: LiMn₂O₄ funziona all’interno di una finestra di tensione di circa 3,0-4,2 V, simile a molti altri catodi agli ioni di litio. Ciclo di vita: LiMn₂O₄ ha un buon ciclo di vita ed è generalmente considerato stabile su molti cicli di carica/scarica, con un degrado minimo della capacità. Stabilità termica: uno dei vantaggi significativi dell’ossido di litio manganese è la sua elevata stabilità termica, che lo rende meno soggetto a surriscaldamento o fuga termica rispetto ad altri materiali come l’ossido di litio cobalto (LCO). Ciò garantisce una maggiore sicurezza, soprattutto nelle applicazioni in cui l’elevata generazione di calore è un problema.
Batterie agli ioni di litio: LiMn₂O₄ è comunemente utilizzato nelle batterie agli ioni di litio per applicazioni che richiedono una densità di energia moderata e un’elevata sicurezza, come utensili elettrici, veicoli elettrici ibridi (HEV) e dispositivi medici. Veicoli elettrici (EV): grazie alla sua stabilità termica, l’ossido di litio manganese viene utilizzato in alcuni veicoli elettrici e autobus elettrici, soprattutto quando l’attenzione è rivolta alla sicurezza e alla longevità rispetto all’estrema densità di energia. Sistemi di accumulo di energia (ESS): l’ossido di litio manganese viene utilizzato in sistemi di accumulo di energia su larga scala in cui la sicurezza, la stabilità e l’economicità sono più critiche della capacità di energia grezza. Elettronica di consumo: si trova in alcuni dispositivi portatili e fonti di alimentazione ricaricabili in cui è accettabile una densità di energia moderata.
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