Baterai struktur spinel LMO memiliki kerangka spinel tiga dimensi, yang meningkatkan aliran ion pada elektroda, mengurangi resistansi internal, dan meningkatkan kapasitas arus. Selain itu, struktur ini menawarkan stabilitas termal dan keamanan tinggi, meskipun siklus dan umur kalendernya relatif terbatas. Resistansi internal yang rendah memungkinkan pengisian cepat dan pelepasan arus tinggi. Misalnya, baterai LMO tipe 18650 dapat melepaskan arus 20-30A dengan akumulasi panas sedang. Meskipun dapat menahan pulsa beban 1 detik hingga 50A, beban tinggi yang berkelanjutan akan menyebabkan suhu baterai naik, sehingga suhu tidak boleh melebihi 80°C (176°F). Oleh karena itu, baterai LMO banyak digunakan dalam alat listrik, perangkat medis, dan kendaraan listrik hibrida serta murni. Sebagian besar baterai LMO dicampur dengan lithium nikel mangan kobalt oksida (NMC) untuk meningkatkan energi spesifik dan memperpanjang umur, menghasilkan kinerja optimal. Banyak kendaraan listrik, seperti Nissan Leaf, Chevrolet Volt, dan BMW i3, menggunakan sistem LMO (NMC). Komponen LMO menyumbang sekitar 30% dari komposisi baterai, menyediakan arus akselerasi tinggi, sementara komponen NMC memastikan kemampuan jarak jauh.
Tren penelitian baterai lithium-ion adalah menggabungkan LMO dengan kobalt, nikel, mangan, dan/atau aluminium sebagai bahan katoda aktif. Kadang-kadang, sejumlah kecil silikon ditambahkan ke bahan anoda, meningkatkan kapasitas hingga 25%; namun, ekspansi dan kontraksi silikon dapat menyebabkan stres mekanis, yang mengakibatkan umur siklus lebih pendek. Oleh karena itu, ketiga logam aktif ini dan bahan yang ditingkatkan silikon dapat dipilih sesuai kebutuhan untuk meningkatkan energi spesifik (kapasitas), daya spesifik (kapasitas beban), atau umur. Baterai konsumen umumnya mengejar kapasitas tinggi, sementara aplikasi industri menekankan kapasitas beban, umur panjang, dan keandalan keamanan.