AC6757 LiNiCoMnO2 (NCM523) Folha de alumínio com revestimento duplo

Descrição da folha de alumínio revestida de dupla face LiNiCoMnO2 (NCM523)

A folha de alumínio revestida de dupla face LiNiCoMnO2 (NCM523) é um substrato de eletrodo composto de alto desempenho projetado para baterias de íon-lítio, integrando uma camada uniforme de cátodo NCM523 (LiNi0.5Co0.5Mn0.5O2) em ambos os lados de um núcleo de folha de alumínio. O substrato de alumínio, normalmente com 10-20 μm de espessura, serve como um coletor de corrente altamente condutor com baixa resistividade elétrica (~2,65×10^-8 Ω-m) e propriedades mecânicas robustas, incluindo resistência à tração superior a 150 MPa, garantindo a integridade estrutural durante a calandragem do eletrodo e a montagem da célula. Cada camada de revestimento do NCM523, com uma espessura que varia de 50 a 120 μm, é composta por um óxido de metal de transição equilibrado (Ni:Co:Mn = 5:2:3) que se cristaliza em uma estrutura α-NaFeO2 em camadas (grupo espacial *R-3m*). Essa configuração em camadas facilita a intercalação e a desintercalação eficientes de íons de lítio, fornecendo uma capacidade específica reversível de ~160-180 mAh/g a taxas de 0,1C e, ao mesmo tempo, mantendo uma tensão moderada da rede (~2-3%) durante o ciclo, o que minimiza a degradação estrutural.

O processo de revestimento de dupla face emprega técnicas de precisão, como o revestimento de slot-die ou doctor-blading, seguido de calandragem sob pressão controlada (5-10 MPa) para obter alta densidade do eletrodo (≥3,4 g/cm3) e distribuição uniforme do material ativo. Esse design simétrico dobra a área de superfície ativa em comparação com as configurações de lado único, aumentando significativamente a densidade de energia e a uniformidade da distribuição de corrente. As camadas NCM523 são formuladas com aditivos condutores (por exemplo, 3-5% em peso de negro de fumo) e aglutinantes de PVDF para otimizar a percolação eletrônica e a adesão interfacial, reduzindo a resistência à transferência de carga e permitindo um desempenho de alta taxa (por exemplo, ~140 mAh/g a 2C).

A estabilidade térmica é uma marca registrada do NCM523, com temperaturas de início de liberação de oxigênio superiores a 220 °C em condições inertes, atribuídas à função estabilizadora do manganês na supressão da evolução do oxigênio. Modificações de superfície, como revestimentos ultrafinos de Al2O3 por meio de deposição de camada atômica (ALD) ou traços de dopantes (por exemplo, Mg, Ti), aumentam ainda mais a estabilidade interfacial, atenuando as reações parasitas e reduzindo a decomposição de eletrólitos em altas tensões (até 4,4 V). A proporção equilibrada de metais de transição também minimiza a mistura de cátions Li/Ni (<4%) e atenua as transições de fase, contribuindo para a estabilidade do ciclo de longo prazo (>90% de retenção de capacidade após 500 ciclos a 1C). Protocolos avançados de fabricação, incluindo controle de espessura a laser e ativação de superfície por plasma, garantem a uniformidade do revestimento (tolerância de espessura de ±1,5 μm) e a porosidade ideal para a infiltração de eletrólitos.

A arquitetura de dois lados, embora aumente a densidade de energia, apresenta desafios como o gerenciamento do estresse mecânico durante a flexão ou o empilhamento do eletrodo. No entanto, a flexibilidade inerente do substrato de alumínio e a resistência à corrosão reduzem os riscos de delaminação, mesmo sob ciclos eletroquímicos prolongados. Esse design também se alinha aos processos de produção e reciclagem escalonáveis, nos quais o alumínio e o NCM523 podem ser separados e regenerados com eficiência. Ao harmonizar a eficiência eletroquímica, a resiliência mecânica e a segurança térmica, a folha de alumínio revestida de dupla face NCM523 representa uma plataforma robusta e versátil para sistemas avançados de armazenamento de energia.

Aplicações da folha de alumínio revestida de dupla face LiNiCoMnO2 (NCM523)

1. Veículos elétricos (EVs): O NCM523 é um representante de materiais ternários de níquel médio-alto para baterias de veículos elétricos. Sua densidade de energia (~160-180 mAh/g) e estabilidade térmica (temperatura de liberação de oxigênio >220°C) garantem a segurança e atendem aos requisitos de alcance. Por meio da modificação da superfície (por exemplo, revestimento de fitato de sódio) e dopagem elementar (por exemplo, Ti, Mg), é possível aumentar ainda mais a temperatura de disparo de fuga térmica (de 125,9 °C para 184,8 °C) e atingir uma taxa de retenção de capacidade de 95% (500 ciclos). Além disso, o material NCM523 reciclado mantém seu excelente desempenho após a reciclagem, por exemplo, as células NCM523 recicladas com um pacote macio têm uma taxa de retenção de capacidade de 92% após 1.000 ciclos. Por exemplo, a taxa de retenção de capacidade da bateria de pacote flexível NCM523 reciclada chega a 92,7% após 1.000 ciclos.

2. Sistema de armazenamento de energia (ESS): O NCM523 se destaca no armazenamento de energia em rede e na integração de energia renovável. Com a densidade de compactação otimizada(≥3,0 g/cm3) e a introdução de estratégias de enriquecimento de lítio (por exemplo, revestimento de LiYO2), sua densidade de energia pode chegar a 300-350 Wh/kg para cenários de carga e descarga de ciclo longo. O processo de regeneração (por exemplo, lixiviação ácida-co-precipitação) reduz ainda mais o custo e melhora a economia, e a capacidade de descarga do material reciclado chega a 168,5 mAh /g (0,1C).

3. Eletrônicos de consumo: O NCM523 de alta tensão (tensão de corte de 4,5 a 4,9 V) aumenta significativamente a vida útil da bateria de smartphones, laptops e outros dispositivos ao inibir a liberação de oxigênio e a decomposição de eletrólitos por meio do revestimento da superfície (por exemplo, óxido de cério). O material modificado tem uma taxa de retenção de capacidade de mais de 80% após 200 ciclos a 4,9 V.

4. Reciclagem e atualização da bateria: Os resíduos de NCM523 podem ser regenerados por meio de uma variedade de processos eficientes. Por exemplo, o método de pulverização de moagem de esferas regenera materiais com uma capacidade de descarga de 159 mAh/g a 0,1C e uma taxa de retenção de capacidade de 91,55% após 100 ciclos. A tecnologia de restauração de sal fundido restaura o material para seu desempenho inicial (161,2 mAh/g a 0,1C), reabastecendo o lítio com sais co-molde de baixa temperatura. Esses métodos não só são ecologicamente corretos, como também têm uma lucratividade cerca de 10 vezes maior do que a reciclagem tradicional.

5. Dispositivos de alta potência e sistemas híbridos: O NCM523 nanoestruturado (por exemplo, nanofolhas em forma de noz) otimiza o caminho de difusão do íon de lítio e fornece uma capacidade de 131,23 mAh/g na multiplicação de 10C, o que é adequado para cenários de alta potência, como ferramentas elétricas, drones e assim por diante. Além disso, as heteroestruturas derivadas de NCM (por exemplo, eletrodos NiCo-MOF@MnO2/AC) são usadas em supercapacitores assimétricos com alta capacitância específica (15,2 F /cm2) e densidade de energia (1,191 mWh/cm2), o que é adequado para sistemas híbridos de armazenamento de energia.

6. Alta temperatura e aplicações industriais: A resistência do NCM523 a altas temperaturas (temperatura de liberação de oxigênio >220°C) o torna adequado para máquinas industriais e sistemas de energia de reserva. Por meio da modificação interfacial do aluminato de lítio, a densidade compactada do material é aumentada para 3,3 g/cm3, mantendo a estabilidade do ciclo em altas temperaturas.

Embalagem de folha de alumínio com revestimento duplo de LiNiCoMnO2 (NCM523)

Nossos produtos são embalados em caixas de papelão personalizadas de vários tamanhos com base nas dimensões do material. Os itens pequenos são embalados com segurança em caixas de PP, enquanto os itens maiores são colocados em caixas de madeira personalizadas. Asseguramos o cumprimento rigoroso da personalização da embalagem e o uso de materiais de amortecimento adequados para oferecer a melhor proteção durante o transporte.

Embalagem: Caixa de papelão, caixa de madeira ou personalizada.

Por favor, examine os detalhes da embalagem fornecidos para sua referência.

Processo de fabricação

1)Método de teste

(1)Análise da composição química - Verificada por meio de técnicas como GDMS ou XRF para garantir a conformidade com os requisitos de pureza.

(2)Teste de propriedades mecânicas - Inclui testes de resistência à tração, resistência ao escoamento e alongamento para avaliar o desempenho do material.

(3)Inspeção dimensional - Mede a espessura, a largura e o comprimento para garantir a aderência às tolerâncias especificadas.

(4)Inspeção da qualidade da superfície - Verifica se há defeitos como arranhões, rachaduras ou inclusões por meio de exame visual e ultrassônico.

(5)Teste de dureza - Determina a dureza do material para confirmar a uniformidade e a confiabilidade mecânica.

Consulte os procedimentos de testeSAM para obter informações detalhadas.

Perguntas frequentes sobre a folha de alumínio revestida de dupla face LiNiCoMnO2 (NCM523)

Q1. Por que o NCM é preferido para aplicações de alta energia?

O NCM oferece alta densidade de energia (>400 Wh/kg) e propriedades eletroquímicas personalizáveis. Por exemplo, o NCM811 oferece capacidade de aproximadamente 250 mAh/g, ideal para veículos elétricos (EVs). Modificações avançadas, como revestimentos de fitato de sódio, aumentam a estabilidade térmica, retardando a fuga térmica em 45% (de 125,9 °C para 184,8 °C).

Q2. Quais são os desafios do NCM com alto teor de níquel?

O alto teor de níquel (por exemplo, NCM811) aumenta a densidade de energia, mas apresenta risco de perda de oxigênio em altas tensões (>4,5V), causando transições de fase e microfissuras. As soluções incluem dopagem de alta entropia (Ti, Mg, Nb) para reduzir a tensão (<0,5%) e revestimentos para suprimir a liberação de oxigênio.

Q3. Quais avanços futuros são esperados?

Projetos sem cobalto: Uso de Al ou terras raras para reduzir custos.

Tensão ultra-alta: Operação estável de até 4,9 V com eletrólitos avançados.

Sistemas híbridos: Supercapacitores baseados em NCM para fornecimento rápido de energia.

Informações relacionadas

1.métodos comuns de preparação

A fabricação da folha de alumínio revestida com LiNiCoMnO2 (NCM523) de dupla face envolve um processo de várias etapas que integra a síntese do material do cátodo, a preparação da pasta e técnicas de revestimento de precisão. O pó do cátodo NCM523 (LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2) é normalmente sintetizado por meio de co-precipitação, em que soluções aquosas de sulfato de níquel (NiSO4-6H2O), sulfato de cobalto (CoSO4-7H2O) e sulfato de manganês (MnSO4-H2O) são misturadas em uma proporção molar de 5:2:3 sob pH (10-12) e temperatura (50-60°C) controlados para precipitar um precursor de hidróxido (Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2). Esse precursor é então misturado com hidróxido de lítio (LiOH-H2O) em uma proporção molar de lítio para metal de transição de 1,05:1 e calcinado a 900-950°C por 12-15 horas sob fluxo de oxigênio para formar a estrutura de óxido em camadas.

Para a fabricação do eletrodo, o pó NCM523 é combinado com aditivos de carbono condutor (por exemplo, 3-5% em peso de Super P) e um aglutinante de fluoreto de polivinilideno (PVDF) dissolvido em N-metil-2-pirrolidona (NMP) para formar uma pasta homogênea. A pasta é revestida uniformemente em ambos os lados da folha de alumínio pré-tratada (10 a 20 μm de espessura) usando técnicas de revestimento com matriz de fenda ou lâmina raspadora, garantindo o controle preciso da espessura do revestimento (50 a 120 μm por lado). A folha revestida é submetida à secagem a 80-120°C para remover os solventes, seguida de calandragem sob pressão de 5-10 MPa para aumentar a densidade do eletrodo (≥3,4 g/cm³) e a adesão. As principais inovações incluem tratamento de plasma ou gravação química da superfície de alumínio para melhorar a molhabilidade da pasta e a ligação interfacial, bem como o recozimento térmico pós-revestimento (200 a 300 °C) para reduzir a tensão residual e estabilizar a camada de cátodo.

Métodos avançados, como a dopagem de alta entropia (por exemplo, Ti, Mg, Nb) durante a síntese do precursor, aumentam a estabilidade da rede, enquanto a deposição de camada atômica (ALD) de Al2O3 ou revestimentos químicos úmidos (por exemplo, fitato de sódio) são aplicados para suprimir a liberação de oxigênio e a decomposição do eletrólito. A garantia de qualidade envolve o monitoramento da espessura do laser (tolerância de ±1,5 μm) e o teste de resistência ao descascamento (>2,0 N/cm) para assegurar a uniformidade e a durabilidade mecânica. Esse processo equilibra escalabilidade e desempenho, permitindo a produção em massa de eletrodos de alta densidade de energia para aplicações que exigem estabilidade eletroquímica e térmica robusta.