AC6756 LiNiCoMnO2 (NCM523) Einseitig beschichtete Alufolie

LiNiCoMnO2 (NCM523) Einseitig beschichtete Aluminiumfolie Beschreibung

Die einseitig beschichtete Aluminiumfolie LiNiCoMnO2 (NCM523) ist ein für Lithium-Ionen-Batterien entwickeltes Verbundelektrodenmaterial, das die strukturellen und elektrochemischen Vorteile einer geschichteten Oxidkathode mit den mechanischen und leitfähigen Eigenschaften einer Aluminiumfolie verbindet. Die Kathodenschicht NCM523 mit einer Stöchiometrie von LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2 kristallisiert in einer hexagonalen α-NaFeO2-Struktur (Raumgruppe *R-3m*), die durch abwechselnde Schichten von Lithium- und Übergangsmetalloxiden gekennzeichnet ist. Diese Schichtanordnung ermöglicht eine effiziente Lithium-Ionen-Interkalation und -Deinterkalation während der Lade-/Entladezyklen und erreicht eine reversible spezifische Kapazität von ~160-180 mAh/g bei 0,1C. Das typischerweise 10-20 μm dicke Aluminiumfoliensubstrat dient als hochleitfähiger Stromkollektor mit niedrigem elektrischem Widerstand (~2,65×10^-8 Ω-m) und robuster Zugfestigkeit (>150 MPa), wodurch die strukturelle Integrität während der Elektrodenverarbeitung und der Zellmontage gewährleistet wird.

Die einseitige Beschichtung, die mit Präzisionsverfahren wie Schlitzdüsenbeschichtung oder Rakeln aufgebracht wird, bildet eine gleichmäßige NCM523-Schicht (50-120 μm dick), die aus aktivem Material, leitfähigen Kohlenstoffzusätzen (z. B. 3-5 Gew.-% Ruß) und Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Bindemittel besteht. Das Kalandrieren unter kontrolliertem Druck (5-10 MPa) optimiert die Elektrodendichte (≥3,3g/cm³) und die Haftfestigkeit (>1,5 N/cm) und minimiert das Risiko einer Delamination. Die Zusammensetzung von NCM523 vereint den hohen Kapazitätsbeitrag von Nickel mit der strukturellen Stabilität von Kobalt und der thermischen Widerstandsfähigkeit von Mangan und erreicht eine Zersetzungstemperatur von über 220°C in inerter Atmosphäre. Oberflächenmodifikationen wie Aluminiumspuren oder ultradünne keramische Beschichtungen (z. B. Al2O3 durch Atomlagenabscheidung) verbessern die Grenzflächenstabilität weiter, indem sie die Sauerstofffreisetzung unterdrücken und den Ladungstransferwiderstand selbst bei hohen Spannungen (bis zu 4,4 V) verringern.

Das Material weist mäßige Volumenänderungen (~2-3 % Gitterdehnung) während des Zyklus auf, die durch sein ausgewogenes Übergangsmetallverhältnis, das die Vermischung von Li/Ni-Kationen (<4 %) und Phasenübergänge reduziert, gemildert werden. Fortschrittliche Fertigungstechniken, einschließlich Laserdickenüberwachung und Plasmaoberflächenaktivierung, gewährleisten eine gleichmäßige Beschichtung (Dickentoleranz ±2 μm) und eine optimierte Porosität, die für einen gleichmäßigen Ionentransport und eine gleichmäßige Elektrolytinfiltration entscheidend ist. Das einseitige Design minimiert parasitäre Nebenreaktionen auf der unbeschichteten Aluminiumoberfläche und verhindert Korrosion und Lithiumplattierung bei Hochspannungsbetrieb. Diese Konfiguration vereinfacht auch das Recycling, da die Aluminiumfolie und die NCM523-Schicht in geschlossenen Kreisläufen effizient getrennt werden können. Die Kombination aus elektrochemischer Effizienz, thermischer Belastbarkeit und mechanischer Beständigkeit macht dieses Material zu einer robusten Plattform für Hochleistungs-Energiespeichersysteme.

LiNiCoMnO2 (NCM523) einseitig beschichtete Aluminiumfolie Anwendungen

1. Elektrofahrzeuge (EVs): NCM523 ist eine Kernkomponente in EV-Batterien und bietet eine moderate Energiedichte (~160-180 mAh/g bei 0,1C) und strukturelle Stabilität. Hochnickelhaltige Varianten wie NCM811 werden durch Oberflächenbeschichtungen (z. B. Natriumphytat) und Elementdotierung (z. B. Ti, Mg) stabilisiert, wodurch die Temperatur des thermischen Durchgehens von 125,9 °C auf 184,8 °C verzögert wird und die Kapazität nach 500 Zyklen zu 95 % erhalten bleibt. Recycelte NCM523-Materialien verbessern die Nachhaltigkeit noch weiter, denn sie behalten 70 % der Kapazität über 11.600 Zyklen in 1-Ah-Beutelzellen und übertreffen damit die kommerziellen Gegenstücke.

2. Energiespeichersysteme (ESS): NCM523 ist von entscheidender Bedeutung für die Speicherung im Netzmaßstab, insbesondere für lithiumreiche Varianten auf Manganbasis (z. B. Li1.2Ni0.2Mn0.6O2), die Kapazitäten von über 250 mAh/g und Energiedichten von 400 Wh/kg bieten. Eine optimierte Verdichtungsdichte (≥3,0 g/cm3) und Beschichtungen (z. B. LiYO2) verbessern die strukturelle Integrität für lang andauernde Zyklen.

3. Leistungsstarke Geräte: Nanostrukturiertes NCM523, z. B. walnussförmige Nanoblätter mit freiliegenden aktiven {010}-Facetten, verbessert die Lithium-Ionen-Diffusionskinetik und erreicht 131,23 mAh/g bei 10C-Raten. Dies macht es für Elektrowerkzeuge, Drohnen und Hybridfahrzeuge geeignet.

4. Unterhaltungselektronik: Hochspannungsvarianten des NCM523 (bis zu 4,9 V) mit Ceroxid-Beschichtungen (CeO2) unterdrücken die Freisetzung von Sauerstoff und die Zersetzung des Elektrolyten und verlängern so die Lebensdauer der Batterien in Smartphones, Laptops und Wearables. Die modifizierte NCM523 behält nach 200 Zyklen unter extremen Spannungen eine Kapazität von über 80 %.

5. Batterie-Recycling und Upcycling: Durch Recycling in einem geschlossenen Kreislauf wird NCM523 aus verbrauchten Batterien regeneriert und übertrifft dabei oft die Leistung von Neuware. Recyceltes NCM523 erreicht eine Kapazitätserhaltung von 91,55% nach 100 Zyklen bei 0,5C, mit einer Gewinnspanne, die ~10x höher ist als bei herkömmlichen Methoden. Upcyceltes LiCoO2 wandelt sich in einkristallines NCM523 um und liefert 159 mAh/g (0,1C) und 82,1% Kapazitätserhalt nach 200 Zyklen.

6) Hochtemperatur- und Industrieanwendungen: Die thermische Widerstandsfähigkeit von NCM523 (Sauerstoffabgabe >220°C) und die Oberflächenmodifikationen (z.B. Al2O3-Beschichtungen) ermöglichen einen stabilen Betrieb in Umgebungen mit hohen Umgebungstemperaturen, wie z.B. in Industriemaschinen und Notstromsystemen.

7. Hybride Energiesysteme und Superkondensatoren: Von NCM abgeleitete Heterostrukturen (z. B. NiCo-MOF@MnO2/AC-Elektroden) ermöglichen asymmetrische Superkondensatoren mit hoher spezifischer Kapazität (15,2 F/cm2) und Energiedichte (1,191 mWh/cm2), die eine schnelle Energieversorgung in Hybridsystemen ermöglichen.

LiNiCoMnO2 (NCM523) 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)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 Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnungstests 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 entnehmenSie bitte den SAM-Prüfverfahren.

Häufig gestellte Fragen zu LiNiCoMnO2 (NCM523) 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 Elektrolyten mit dem Aluminium verhindert, was Korrosion und parasitäre Reaktionen bei hohen Spannungen (>4,3 V) reduziert.

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.übliche Präparationsmethoden

Die Herstellung einer einseitig beschichteten LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2 (NCM523)-Aluminiumfolie für Lithium-Ionen-Batteriekathoden umfasst die Synthese des aktiven NCM523-Materials - typischerweise über Festkörper- oder hydrothermale Verfahren - und das anschließende Mischen mit einem Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Bindemittel und leitfähigem Ruß (z. B., Super P), um eine Aufschlämmung zu bilden; diese Aufschlämmung wird gleichmäßig auf eine Seite eines 15 μm dicken Aluminiumfolien-Stromabnehmers mit einem Nassbeschichtungsverfahren aufgetragen, gefolgt von einer Trocknung, um Lösungsmittel zu entfernen, und einer Kalandrierung, um eine Verdichtungsdichte von etwa 3,0 g/cm3 zu erreichen, was zu einer für Lithium-Ionen-Batterieanwendungen optimierten Kathodenelektrodenplatte führt.