ÓXIDO DE MANGANÊS (LIMN2O4) - LMO
Em 1996, a Moli Energy comercializou uma célula lítio íon com óxido de lítio manganês como material catódico. A arquitetura forma uma estrutura que melhora o fluxo de íons no eletrodo, o que resulta em menor resistência interna e capacidade de corrente melhorada.
Uma vantagem adicional desta bateria é a elevada estabilidade térmica e maior segurança, mas o ciclo e a vida são limitados. A baixa resistência interna das células permite um carregamento rápido e alta corrente de descarga. Uma bateria LMO tipo 18650 (cilíndrica de diâmetro 18 mm e altura 65 mm), pode ser descarregada com correntes de 20 a 30 A, com acúmulo de calor moderado. Também é possível aplicar impulsos de carga de um segundo de até 50A. Uma carga elevada contínua nesta corrente causa acúmulo de calor e a temperatura da célula não pode exceder 80 °C.
A bateria LMO é usada para ferramentas elétricas, instrumentos médicos, bem como veículos híbridos e elétricos. A Figura 1 ilustra a formação de uma estrutura cristalina tridimensional no cátodo de uma bateria LMO.
Figura 1 - Estrutura de lítio manganês
Essa bateria fornece baixa resistência, mas tem uma energia específica mais moderada do que a bateria LCO (lítio cobalto).
A bateria LMO tem uma capacidade que é aproximadamente um terço menor que a bateria LCO. Os projetos mais recentes de baterias LMO oferecem melhorias em potência, segurança e durabilidade.
A maioria das baterias LMO mistura com óxido de lítio níquel manganês cobalto (NMC) para melhorar a energia específica e prolongar a vida útil.
Esta combinação traz o melhor em cada sistema, e o LMO (NMC) é o escolhido para veículos elétricos, como o Nissan Leaf, Chevy Volt e BMW i3. A parte LMO da bateria, que pode ser aproximadamente 30 %, fornece a energia elevada que é necessária na aceleração; a parte NMC dá maior autonomia ao veículo.
Em alguns modelos, uma pequena quantidade de silício é adicionada ao anodo. Isso proporciona um aumento de capacidade de 25%. No entanto isto implica numa vida mais curta, já que o silício cresce e encolhe com carga e descarga, causando estresse mecânico.
A principais características são:
- Óxido de lítio manganês: cátodo LiMn2O4 e ânodo de grafite
- Abreviatura: LMO ou li-manganês
- Tensão Nominal: 3.70V (3.80V)
- Faixa de operação típica 3.0 a 4.2V/célula
- Energia específica (capacidade): 100-150Wh/kg
- Carga: 0,7 a 1C típico, 3C máximo até 4,20V
- Descarga: contínua de 1C a 10C, pulsada até 30C (5s) para uma tensão de corte de 2.50V
- Vida útil: 300 a 700 ciclos, dependendo da profundidade de descarga e temperatura.
- Fuga Térmica: 250°C típica. Alta carga promove fuga térmica
- Aplicações: Ferramentas elétricas, dispositivos médicos