AC6758 LiNiCoMnO2 (NCM622) Einseitig beschichtete Kathodenelektrodenscheibe

LiNiCoMnO2 (NCM622) Einseitig beschichtete Kathodenelektrodenscheibe Beschreibung

Die einseitig beschichtete LiNiCoMnO₂ (NCM622)-Kathodenelektrodenscheibe ist eine spezielle Lithium-Ionen-Batteriekomponente, die für hohe Energiedichte und elektrochemische Stabilität entwickelt wurde. Das Kathodenmaterial mit einer Stöchiometrie von LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ kristallisiert in einer geschichteten α-NaFeO₂-Struktur (Raumgruppe *R-3m*), die durch abwechselnde Schichten von Lithium und Übergangsmetalloxiden gekennzeichnet ist. Diese Konfiguration ermöglicht eine effiziente Lithium-Ionen-Interkalation und -Deinterkalation und liefert eine reversible spezifische Kapazität von ~170-190 mAh/g bei einer Rate von 0,1C. Das Aluminiumfoliensubstrat mit einer Dicke von 15 μm dient als hochleitfähiger Stromkollektor, der einen geringen elektrischen Widerstand (~2,65×10-⁸ Ω-m) und eine robuste mechanische Festigkeit (>150 MPa Zugfestigkeit) aufweist, wodurch die strukturelle Integrität während der Elektrodenherstellung und der Zellmontage gewährleistet wird.

Die einseitige Beschichtung, die in der Regel 60-100 μm dick ist, besteht aus NCM622-Pulver, leitfähigen Kohlenstoffadditiven (z. B. 3-5 Gew.-% Ruß) und Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Bindemittel, das mit Hilfe von Präzisionsverfahren wie Schlitzdüsenbeschichtung oder Rakeln gleichmäßig aufgetragen wird. Das Kalandrieren nach der Beschichtung unter kontrolliertem Druck (5-10 MPa) optimiert die Elektrodendichte (≥3,5 g/cm³) und die Haftfestigkeit (>1,8 N/cm) und minimiert das Risiko der Delaminierung während des Zyklus. Die NCM622-Zusammensetzung vereint den hohen Kapazitätsbeitrag von Nickel mit der strukturellen Stabilität von Kobalt und der thermischen Widerstandsfähigkeit von Mangan und erreicht unter inerten Bedingungen eine Sauerstofffreisetzung bei Temperaturen von über 210°C. Oberflächenmodifikationen wie ultradünne Al₂O₃-Beschichtungen durch Atomlagenabscheidung (ALD) oder Spurendotierungen (z. B. Ti, Mg) verbessern die Grenzflächenstabilität, indem sie parasitäre Reaktionen unterdrücken und den Ladungstransferwiderstand (R_ct < 35 Ω-cm²) selbst bei hohen Spannungen (bis zu 4,4 V) verringern.

Das Material weist während des Zyklus mäßige Volumenänderungen (~2-4% Gitterdehnung) auf, die durch das optimierte Übergangsmetallverhältnis, das die Vermischung von Li/Ni-Kationen (<5%) und Phasenübergänge reduziert, gemildert werden. Fortschrittliche Herstellungsprotokolle, einschließlich Laserdickenüberwachung und Plasmaoberflächenaktivierung, gewährleisten eine gleichmäßige Beschichtung (Dickentoleranz ±2 μm) und eine maßgeschneiderte Porosität für eine effiziente Elektrolytinfiltration. Das einseitige Design minimiert den direkten Elektrolytkontakt mit dem Aluminiumsubstrat und verhindert Korrosion und Lithiumplattierung im Hochspannungsbetrieb. Diese Konfiguration steht auch im Einklang mit der Recyclingfähigkeit, da die Aluminiumfolie und die NCM622-Schicht in geschlossenen Kreisläufen effizient getrennt werden können. Durch die Kombination von hoher Energiedichte, thermischer Belastbarkeit und mechanischer Haltbarkeit ist diese Elektrodenscheibe ein Beispiel für eine robuste Plattform für fortschrittliche Batterieforschung und Leistungsvalidierung.

LiNiCoMnO2 (NCM622) Einseitig beschichtete Kathodenelektrodenscheibe Anwendungen

Die einseitig beschichtete LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) Kathodenelektrodenscheibe ist ein vielseitiges Bauteil, das aufgrund seiner hohen Energiedichte, günstigen elektrochemischen Leistung und Kosteneffizienz in verschiedenen Lithium-Ionen-Batterieanwendungen eingesetzt wird.

Im Bereich der Elektrofahrzeuge (EVs) dient NCM622 als ein herausragendes Kathodenmaterial. Seine ausgewogene Zusammensetzung bietet einen Kompromiss zwischen der hohen Kapazität von nickelhaltigen Kathoden und der thermischen Stabilität von Mangan und Kobalt. Dank dieser Ausgewogenheit eignet sich NCM622 für EV-Batterien, bei denen sowohl die Energiedichte als auch die Sicherheit von größter Bedeutung sind.

Neben Elektrofahrzeugen wird NCM622 auch in tragbaren elektronischen Geräten wie Smartphones, Laptops und Tablets eingesetzt. Die hohe spezifische Kapazität und das stabile Zyklusverhalten des Materials tragen zu einer längeren Batterielebensdauer und Zuverlässigkeit bei - entscheidende Faktoren in der Unterhaltungselektronik.

In Energiespeichersystemen (ESS) werden Kathoden auf Basis von NCM622 für die Netzspeicherung und die Integration erneuerbarer Energien verwendet. Ihre Fähigkeit, über zahlreiche Lade- und Entladezyklen hinweg eine gleichbleibende Leistung zu erbringen, macht sie für Anwendungen geeignet, die langfristige Energiespeicherlösungen erfordern.

Darüber hinaus wird NCM622 bei der Entwicklung von Festkörperbatterien (ASSBs) untersucht. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Oberflächenmodifikationen, wie Beschichtungen mit Materialien wie TiO₂-LiF, die Zyklenstabilität und Leistung von NCM622-Kathoden in ASSBs verbessern können, wobei die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Grenzflächenstabilität und der Ionenleitfähigkeit angegangen werden.

LiNiCoMnO2 (NCM622) Einseitig beschichtete Kathodenelektrodenscheibe Verpackung

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 kundenspezifische 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 (NCM622) einseitig beschichteten Kathodenelektrodenscheiben

Q1. Warum wird bei NCM ein hoher Nickelgehalt verwendet?

Varianten mit hohem Nickelgehalt (z. B. NCM811) erhöhen die Energiedichte (~250 mAh/g), stehen aber vor Herausforderungen wie Sauerstoffverlust bei hohen Spannungen (>4,5 V) und strukturellem Abbau. Innovationen wie Oberflächenbeschichtungen (z. B. Natriumphytat) und Dotierung (z. B. Ti, Mg) mildern diese Probleme und verbessern die thermische Stabilität und die Zykluslebensdauer.

Q2. Wie erhöht NCM die Sicherheit von Batterien?

Modifikationen wie Natriumphytat-Beschichtungen verzögern die Temperatur des thermischen Durchgehens um 45 % (125,9 °C→184,8 °C), während hochentropische Dotierung die Gitterdehnung (<0,5 %) reduziert, um Risse zu verhindern. Diese Strategien gewährleisten die strukturelle Integrität auch unter extremen Bedingungen.

Q3. Wie ist NCM im Vergleich zu LFP- oder LCO-Kathoden?

NCM bietet eine höhere Energiedichte als Lithiumeisenphosphat (LFP), erfordert aber aus Sicherheitsgründen eine Stabilisierung. Im Vergleich zu Lithium-Kobalt-Oxid (LCO) reduziert es die Abhängigkeit von Kobalt und die Kosten bei gleichbleibender Leistung.

Verwandte Informationen

1.gängige Präparationsmethoden

Die Herstellung einer LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) einseitig beschichteten Kathodenelektrodenscheibe umfasst eine Reihe präziser Schritte, um eine optimale elektrochemische Leistung und strukturelle Integrität sicherzustellen. Zunächst wird das aktive Material, NCM622-Pulver, durch ein Co-Präzipitationsverfahren synthetisiert. Bei diesem Verfahren werden Nickel-, Kobalt- und Mangansulfatlösungen in einem Molverhältnis von 60:20:20 gemischt. Anschließend wird der Lösung wässriges Natrium- oder Kaliumhydroxid zugesetzt, um die Hydroxidvorstufe Ni₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂(OH)₂ auszufällen. Der entstandene Niederschlag wird gefiltert, gewaschen und bei Temperaturen zwischen 80°C und 200°C 4 bis 8 Stunden lang getrocknet. Anschließend wird die getrocknete Vorstufe in einem atmosphärischen Ofen bei 300°C bis 600°C 8 bis 15 Stunden lang einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Oxidform zu erhalten. Dieses Oxid wird dann mit Lithiumsalzen, wie z. B. Lithiumcarbonat, in einem Molverhältnis von 1:1 bis 1:1,15 gemischt, zusammen mit Flussmittelzusätzen wie B₂O₃ oder LiCl, um die Festkörperreaktion zu erleichtern. Das Gemisch wird gründlich homogenisiert und einem zweistufigen Sinterprozess unterzogen: zunächst bei 700°C bis 800°C im Luftstrom für 6 bis 8 Stunden, gefolgt von einer Sinterung bei 850°C bis 950°C im Sauerstoffstrom für 8 bis 15 Stunden. Nach dem Sintern wird das Produkt abgekühlt, pulverisiert und durch ein 325-Maschen-Sieb gesiebt, um das endgültige NCM622-Pulver zu erhalten. Dieses Pulver wird dann mit leitfähigem Kohlenstoff (Super P) und einem Bindemittel wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) in einem Gewichtsverhältnis von 8:1:1 unter Verwendung von N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel gemischt, um eine homogene Aufschlämmung zu bilden. Die Aufschlämmung wird auf eine Seite eines Aluminiumfolien-Stromabnehmers mit Techniken wie der Rakelbeschichtung aufgetragen. Die beschichtete Folie wird 3 Stunden lang bei 70 °C getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen, und anschließend kalandriert, um die Elektrodendichte und -haftung zu verbessern. Schließlich wird die Elektrodenfolie zu Scheiben mit einem Durchmesser von 15 mm gestanzt, die als Kathoden in Knopfzellen für Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden.