LiNiCoMnO2 (NCM111) Einseitig beschichtete Aluminiumfolie Beschreibung
Die einseitig beschichtete LiNiCoMnO2 (NCM111)-Aluminiumfolie ist ein für Lithium-Ionen-Batterieelektroden entwickeltes Verbundmaterial, das die strukturellen und funktionellen Vorteile von Aluminiumfolie mit einer präzise aufgebrachten NCM111 (LiNiCoMnO2)-Kathodenschicht kombiniert. Das Aluminiumfoliensubstrat bietet eine außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit (Widerstand ~2,65×10^-8 Ω-m) und mechanische Robustheit, die eine effiziente Stromabnahme und strukturelle Integrität während der Elektrodenherstellung und des Batteriebetriebs gewährleistet. Die in der Regel 50-150 μm dicke NCM111-Beschichtung wird gleichmäßig auf einer Seite durch Techniken wie Schlitzdüsenbeschichtung oder Rakeln abgeschieden, gefolgt von Kalandrieren, um eine optimale Dichte(≥3,2 g/cm3) und Haftung zu erreichen.
Die NCM111-Schicht weist eine wohldefinierte geschichtete α-NaFeO2-Kristallstruktur (Raumgruppe *R-3m*) auf, die durch abwechselnde Lithium- und Übergangsmetall- (Ni, Co, Mn) Oxidschichten gekennzeichnet ist. Diese Konfiguration erleichtert die reversible Interkalation/Deinterkalation von Lithium-Ionen bei minimaler Gitterdehnung (~1-2%) und trägt zu einer stabilen Zyklusleistung bei. Das ausgewogene Übergangsmetallverhältnis des Materials (Ni: Co: Mn = 1:1:1) gewährleistet eine moderate Energiedichte (~160 mAh/g bei 0,1C) bei gleichzeitiger thermischer Stabilität mit Sauerstofffreisetzungstemperaturen von über 200°C unter inerten Atmosphären. Die einseitige Beschichtung minimiert Grenzflächenreaktionen, indem sie das aktive Material auf der unbeschichteten Seite vom Elektrolyten isoliert und so die parasitäre Lithiumabscheidung und die Zersetzung des Elektrolyten bei hohen Spannungen (>4,3 V) reduziert.
Oberflächenmodifikationen wie leitfähige Kohlenstoffadditive (z. B. Super P) und polymere Bindemittel (z. B. PVDF) sind in die Beschichtung integriert, um die elektronische Perkolation und den mechanischen Zusammenhalt zu verbessern. Die glatte Oberfläche der Aluminiumfolie (Ra <0,2 μm) sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtung, während ihre hohe Zugfestigkeit (>150 MPa) eine Verformung beim Rollen oder Stapeln verhindert. Die Verbundstruktur weist auch eine ausgezeichnete elektrochemische Kompatibilität auf, mit Grenzflächen-Ladungsübergangswiderständen von unter 30 Ω-cm2, was einen effizienten Ionentransport selbst bei hohen Stromdichten (z. B. 2C) ermöglicht. Darüber hinaus minimiert die inhärente Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumsubstrats den oxidativen Abbau in organischen Elektrolyten und gewährleistet so eine langfristige Betriebsdauer.
LiNiCoMnO2 (NCM111) Einseitig beschichtete Aluminiumfolienanwendungen
Die einseitig beschichtete LiNiCoMnO2 (NCM111)-Aluminiumfolie ist eine wichtige Komponente in fortschrittlichen Lithium-Ionen-Batteriesystemen. Sie nutzt ihre einzigartigen strukturellen und elektrochemischen Eigenschaften, um die Leistung in verschiedenen Anwendungen zu verbessern. Das Design integriert eine einheitliche NCM111-Kathodenschicht auf einer Seite eines Aluminiumfoliensubstrats und optimiert so Energiedichte, mechanische Stabilität und Grenzflächeneffizienz.
In Elektrofahrzeugen ist dieses Material von zentraler Bedeutung für Batteriepakete mit hoher Energiedichte, bei denen die einseitige Beschichtung das Gewicht und die Dicke der Elektrode reduziert und gleichzeitig eine robuste Stromabnahme gewährleistet. Die hohe Leitfähigkeit der Aluminiumfolie gewährleistet einen effizienten Elektronentransport und unterstützt schnelle Lade- und Entladeraten, die für die Beschleunigung und das regenerative Bremsen von Elektrofahrzeugen entscheidend sind. Darüber hinaus verringert der minimale Grenzflächenwiderstand der isolierten aktiven Schicht parasitäre Reaktionen und verlängert so die Zykluslebensdauer bei Hochspannungsbetrieb(≥4,3 V), eine wichtige Voraussetzung für Elektrofahrzeuge mit hoher Reichweite.
Für Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Tablets und Laptops ermöglicht das kompakte und leichte Design der Folie schlankere Geräte ohne Beeinträchtigung der Batteriekapazität. Das ausgewogene Ni-Co-Mn-Verhältnis der NCM111-Beschichtung sorgt für ein stabiles thermisches Verhalten, wodurch die Gefahr einer Überhitzung beim Schnellladen verringert wird. Oberflächenmodifikationen wie leitfähige Kohlenstoffzusätze verbessern die Leistungsfähigkeit weiter, so dass diese Geräte auch bei intensiven Aufgaben wie Spielen oder Videostreaming einen hohen Energiebedarf haben.
In Energiespeichersystemen (ESS) unterstützt das Material große Lithium-Ionen-Batterien, die zur Netzstabilisierung und zur Integration erneuerbarer Energien eingesetzt werden. Die Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit des Aluminiumsubstrats gewährleisten eine lange Lebensdauer unter schwankenden Umweltbedingungen, während die moderate Energiedichte (~160 mAh/g) und die thermische Stabilität (Sauerstoffabgabe >200°C) der NCM111-Schicht den Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen von stationären Speichern gerecht werden.
Zu den neuen Anwendungen gehören flexible und tragbare Elektronikgeräte, bei denen die mechanische Flexibilität und das dünne Profil der Folie biegbare Batteriedesigns ermöglichen. Die einseitige Beschichtung ermöglicht die Integration in unkonventionelle Formfaktoren, wie z. B. gekrümmte Oberflächen oder dehnbare Geräte, ohne Einbußen bei der elektrochemischen Leistung.
Darüber hinaus dient diese Folie bei der Herstellung von Batterieprototypen und in der Forschung als standardisierte Elektrodenplattform zum Testen neuartiger Elektrolyte, Beschichtungen oder Dotierungsstrategien, da sie eine reproduzierbare Morphologie und gut definierte Grenzflächeneigenschaften aufweist. Ihre Kompatibilität mit Recyclingprozessen steht auch im Einklang mit Initiativen der Kreislaufwirtschaft, da das Aluminiumsubstrat effizient zurückgewonnen und in geschlossenen Kreisläufen wiederverwendet werden kann.
LiNiCoMnO2 (NCM111) Einseitig beschichtete Aluminiumfolienverpackung
Unsere Produkte werden in kundenspezifischen Kartons verschiedener Größen verpackt, die auf den Materialabmessungen basieren. Kleine Artikel werden sicher in PP-Kartons verpackt, während größere Artikel in maßgefertigte Holzkisten gelegt werden. Wir sorgen für eine strikte Einhaltung der Verpackungsanpassung und die Verwendung geeigneter Polstermaterialien, um einen optimalen Schutz während des Transports zu gewährleisten.
Verpackung: Karton, Holzkiste, oder kundenspezifisch.
Bitte sehen Sie sich die Verpackungsdetails zu Ihrer Information an.
Herstellungsprozess
1 Kurzer Ablauf des Herstellungsprozesses
2) Prüfverfahren
(1) Analyse der chemischen Zusammensetzung - Verifiziert mit Techniken wie GDMS oder XRF, um die Einhaltung der Reinheitsanforderungen zu gewährleisten.
(2) Prüfung der mechanischen Eigenschaften - Umfasst Tests der Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung zur Bewertung der Materialleistung.
(3) Maßprüfung - Misst Dicke, Breite und Länge, um die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen zu gewährleisten.
(4) Prüfung der Oberflächenqualität - Überprüfung auf Defekte wie Kratzer, Risse oder Einschlüsse durch Sicht- und Ultraschallprüfung.
(5) Härteprüfung - Bestimmung der Materialhärte zur Bestätigung der Gleichmäßigkeit und mechanischen Zuverlässigkeit.
Detaillierte Informationen entnehmen Sie bitte den SAM-Prüfverfahren.
Häufig gestellte Fragen zu LiNiCoMnO2 (NCM111) einseitig beschichteter Alufolie
Q1. Warum wird eine einseitige Beschichtung anstelle einer doppelseitigen verwendet?
Die einseitige Beschichtung reduziert das Gewicht und die Dicke der Elektrode, was für Anwendungen, die ein geringes Gewicht oder flexible Designs erfordern (z. B. tragbare Elektronik), entscheidend ist. Außerdem werden die Materialkosten gesenkt und die Herstellung vereinfacht, während die unbeschichtete Seite den direkten Kontakt des Elektrolyts mit dem Aluminium verhindert, wodurch Korrosion und parasitäre Reaktionen bei hohen Spannungen (>4,3 V) reduziert werden.
Q2. Wie wird die Beschichtung aufgetragen?
Der NCM111-Slurry (aktives Material, leitfähiger Kohlenstoff, PVDF-Bindemittel) wird mit Hilfe von Schlitzdüsen- oder Rakeltechniken gleichmäßig beschichtet, gefolgt von Trocknung und Kalandrierung, um eine optimale Dichte(≥3,2 g/cm³) zu erreichen. Die Präzisionskontrolle gewährleistet die Gleichmäßigkeit der Beschichtung (Ra <0,2 μm) und die Haftung.
Q3. Was sind die wichtigsten Vorteile dieses Materials?
Hohe Leitfähigkeit: Der niedrige spezifische Widerstand von Aluminium (~2,65×10^-8 Ω-m) gewährleistet eine effiziente Stromabnahme.
Mechanische Beständigkeit: Die Zugfestigkeit der Folie (>150 MPa) widersteht dem Kalandrieren der Elektroden und der Zellmontage.
Elektrochemische Stabilität: Das ausgewogene Übergangsmetallverhältnis der NCM111-Schicht (1:1:1) bietet eine mäßige Energiedichte (~160 mAh/g bei 0,1 C) mit thermischer Stabilität (Sauerstoffabgabe >200 °C).
Grenzflächeneffektivität: Die isolierte Beschichtung minimiert die Lithiumplattierung und die Zersetzung des Elektrolyten, was die Zykluslebensdauer erhöht.
Verwandte Informationen
1. gängige Präparationsmethoden
Die Herstellung von einseitig beschichteten LiNiCoMnO2 (NCM111)-Aluminiumfolien erfolgt in einem mehrstufigen Prozess, der die Materialsynthese, die Formulierung der Aufschlämmung und die Präzisionsbeschichtungstechniken umfasst. Zunächst wird NCM111-Kathodenpulver (LiNiCoMnO2) durch Co-Präzipitation synthetisiert: Wässrige Lösungen von Nickelsulfat (NiSO4-6H2O), Kobaltsulfat (CoSO4-7H2O) und Mangansulfat (MnSO4-H2O) werden in einem Molverhältnis von 1:1:1 unter Kontrolle des pH-Werts (10-12) und der Temperatur (50-60°C) gemischt, um eine Hydroxidvorstufe (NiCoMn(OH)2) auszufällen. Dieser Vorläufer wird dann mit Lithiumhydroxid (LiOH-H2O) in einem Molverhältnis von 1:1,05 gemischt und bei 900-950°C 12-15 Stunden lang unter Sauerstoffzufuhr kalziniert, um die geschichtete NCM111-Struktur zu bilden.
Für die Elektrodenherstellung wird das NCM111-Pulver mit leitfähigem Kohlenstoff (z. B. Super P, 3-5 Gew.-%) und in N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) gelöstem Polyvinylidenfluorid (PVDF, 2-3 Gew.-%) gemischt, um eine homogene Aufschlämmung zu bilden. Die Aufschlämmung wird gleichmäßig auf eine Seite einer vorbehandelten Aluminiumfolie (Dicke 10-20 μm, Ra <0,2 μm) mittels Schlitzdüsen- oder Rakeltechniken aufgetragen, wobei eine Schichtdicke von 50-150 μm erreicht wird. Die beschichtete Folie wird bei 80-120°C getrocknet, um die Lösungsmittel zu verdampfen, und anschließend unter 5-10 MPa Druck kalandriert, um die Elektrodendichte(≥3,2 g/cm3) und die Haftung zu erhöhen.
Zu den wichtigsten Innovationen gehört die Oberflächenvorbehandlung der Aluminiumfolie durch Plasmareinigung oder chemisches Ätzen, um die Benetzbarkeit des Schlamms und die Grenzflächenhaftung zu verbessern. Zur weiteren Stabilisierung der NCM111-Schicht und zur Verringerung von Eigenspannungen kann eine thermische Nachbehandlung (200-300 °C) durchgeführt werden. Qualitätskontrollmaßnahmen wie Laserdickenmessung und Schälfestigkeitsprüfung gewährleisten Gleichmäßigkeit (Beschichtungsdickentoleranz ±2 μm) und mechanische Integrität (>1,5 N/cm Haftfestigkeit). Das einseitige Design minimiert den Materialabfall und vereinfacht die Integration in Zellmontagelinien, während die unbeschichtete Aluminiumseite für die Stromabnahme und das Laschenschweißen unberührt bleibt. Diese Methode bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Skalierbarkeit, Kosten und Leistung und ermöglicht die Massenproduktion von hocheffizienten Elektroden für moderne Lithium-Ionen-Batterien.
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