AC6754 LiNiCoMnO2 (NCM111) с двухсторонним покрытием из алюминиевой фольги

Описание LiNiCoMnO2 (NCM111) Алюминиевая фольга с двухсторонним покрытием

LiNiCoMnO2 (NCM111) Double-Side Coated Aluminum Foil - это композитный электродный материал, разработанный для высокопроизводительных литий-ионных батарей, характеризующийся двухсторонней архитектурой, которая объединяет равномерный катодный слой NCM111 (LiNiCoMnO2) на обеих поверхностях подложки из алюминиевой фольги. Алюминиевая фольга толщиной обычно 10-20 мкм служит высокопроводящим токоприемником с низким удельным сопротивлением (~2,65×10^-8 Ом-м) и высокой механической прочностью (>150 МПа на растяжение), обеспечивая структурную целостность при каландрировании электродов и сборке ячеек. Каждый слой покрытия NCM111 толщиной 50-150 мкм состоит из сбалансированного оксида переходного металла (Ni: Co: Mn = 1:1:1), кристаллизующегося в слоистой структуре α-NaFeO2 (пространственная группа *R-3m*), что способствует обратимой интеркаляции литий-иона с минимальной деформацией решетки (~1-2%) и стабильным показателям циклирования.

Процесс нанесения двухстороннего покрытия включает в себя точное осаждение суспензии с использованием технологий щелевого или ракельного ножа, а затем сушку и каландрирование под контролируемым давлением (5-10 МПа) для достижения высокой плотности электрода (≥3,4 г/см3) и равномерного распределения активного материала. Такая конфигурация удваивает площадь активной поверхности по сравнению с односторонними конструкциями, значительно повышая плотность энергии (~320 мАч/г на электрод при 0,1С) при сохранении эффективного транспорта электронов через алюминиевую подложку. В состав слоев NCM111 входят проводящие добавки (например, 3-5 масс. % сажи) и связующие PVDF для оптимизации электронной перколяции и адгезии, снижения межфазного сопротивления переносу заряда и обеспечения высокой скорости (например, 130 мАч/г при 2C).

Термическая стабильность обеспечивается свойствами материала по удержанию кислорода, температура разложения которого превышает 200°C в инертной атмосфере, а модификации поверхности, такие как следовые легирующие элементы (например, Al, Mg), снижают потери кислорода при работе с высоким напряжением (до 4,5 В). Симметричная конструкция покрытия минимизирует напряжение изгиба и риски расслоения при укладке или намотке электродов, а коррозионностойкая поверхность алюминиевой фольги предотвращает окислительную деградацию в органических электролитах. Передовые меры контроля качества, включая лазерный контроль толщины и испытания на прочность отслаивания, обеспечивают однородность покрытия (допуск ±1,5 мкм) и механическую прочность (прочность сцепления >2,0 Н/см), что очень важно для крупномасштабного производства батарей. Такая двухсторонняя архитектура позволяет сбалансировать высокую плотность энергии, механическую прочность и электрохимическую эффективность, что делает ее универсальной платформой для технологий хранения энергии следующего поколения.

Применение алюминиевой фольги с двухсторонним покрытием LiNiCoMnO2 (NCM111)

1. Электромобили (EV): Литий-ионные батареи на основе NCM доминируют в энергетических системах EV благодаря высокой удельной емкости (~250 мАч/г) и плотности энергии (>400 Вт-ч/кг). Высоконикелевые варианты, такие как NCM811 (LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2), увеличивают запас хода, но требуют стабилизации путем модификации поверхности (например, покрытия фитатом натрия) и элементного легирования (например, Ti, Mg, Nb) для снижения термических рисков. Модифицированные элементы NCM811 демонстрируют 45-процентное увеличение температуры начала теплового разряда (125,9°C→184,8°C) и сохраняют 95 % емкости после 500 циклов. Переработанные материалы NCM111 сохраняют 70 % емкости в течение 11 600 циклов, превосходя коммерческие аналоги.

2. Системы хранения энергии (ESS): Материалы NCM имеют решающее значение для хранения энергии в масштабах сети и интеграции возобновляемых источников энергии. Варианты на основе марганца с высоким содержанием лития (например, Li1.2Ni0.2Mn0.6O2) обеспечивают емкость более 250 мАч/г и плотность энергии 400 Вт-ч/кг. Оптимизированная плотность уплотнения(≥3,0 г/см3) и покрытия типа LiYO2 улучшают структурную целостность, обеспечивая стабильное циклирование в крупномасштабных приложениях ESS.

3. Потребительская электроника: Высоковольтные варианты NCM (до 4,9 В) с покрытиями из оксида церия (CeO2) подавляют выделение кислорода и разложение электролита, продлевая срок службы батарей в смартфонах, ноутбуках и носимых устройствах. Эти покрытия стабилизируют циклический режим работы при экстремальных напряжениях, сохраняя более 80 % емкости после 200 циклов.

4. Переработка и вторичное использование батарей: Замкнутый цикл переработки регенерирует NCM из отработанных батарей, часто превосходя первичные материалы. Переработанный NCM111 достигает 11 600 циклов с сохранением 70% емкости. Переработанный LiCoO2 превращается в монокристаллический NCM111, обеспечивая емкость 159 мАч/г (0,1С) и 82,1 % сохранения после 200 циклов.

5. Высокомощные устройства: Наноструктурированные материалы NCM (например, нанолисты в форме грецкого ореха) улучшают диффузию литий-иона, обеспечивая 131,23 мАч/г при 10C для электроинструментов и гибридных автомобилей. Синтез с использованием сульфата аммония оптимизирует структуру пор, улучшая скоростные возможности и стабильность цикла.

6. Суперконденсаторы и гибридные системы: Гетероструктуры на основе НКМ (например, электроды NiCo-MOF@MnO2/AC) позволяют создавать асимметричные суперконденсаторы с высокой удельной емкостью (15,2 Ф/см2) и плотностью энергии (1,191 мВт-ч/см2), преодолевая разрыв между конденсаторами и батареями для быстрой доставки энергии.

Упаковка LiNiCoMnO2 (NCM111) с двухсторонним покрытием алюминиевой фольгой

Наша продукция упаковывается в индивидуальные картонные коробки различных размеров в зависимости от размеров материала. Небольшие изделия надежно упаковываются в полипропиленовые коробки, в то время как крупные изделия помещаются в деревянные ящики. Мы обеспечиваем строгое соблюдение требований к упаковке и использование соответствующих амортизирующих материалов для обеспечения оптимальной защиты при транспортировке.

Упаковка: Картонная коробка, деревянный ящик или по индивидуальному заказу.

Пожалуйста, ознакомьтесь с деталями упаковки, предоставленными для справки.

Процесс производства

1.Метод тестирования

(1)Анализ химического состава - проверяется с помощью таких методов, как GDMS или XRF, для обеспечения соответствия требованиям к чистоте.

(2)Испытания механических свойств - включают в себя испытания на прочность на разрыв, предел текучести и удлинение для оценки характеристик материала.

(3)Контроль размеров - измерение толщины, ширины и длины для обеспечения соблюдения установленных допусков.

(4)Проверка качества поверхности - проверка на наличие дефектов, таких как царапины, трещины или включения, с помощью визуального и ультразвукового контроля.

(5)Испытание на твердость - определение твердости материала для подтверждения однородности и механической надежности.

Подробная информация приведенав процедурах испытанийSAM .

Вопросы и ответы по алюминиевой фольге с двухсторонним покрытием LiNiCoMnO2 (NCM111)

Q1. Почему NCM предпочтительнее для высокоэнергетических приложений?

NCM обеспечивает высокую плотность энергии (>400 Вт-ч/кг) и настраиваемые электрохимические свойства. Например, NCM811 обеспечивает емкость ~250 мАч/г, что идеально подходит для электромобилей (EV). Усовершенствованные модификации, такие как покрытие из фитата натрия, повышают термическую стабильность, задерживая тепловое разрушение на 45% (с 125,9°C до 184,8°C).

Q2. Какие проблемы возникают при использовании высоконикелевых НКМ?

Высокое содержание никеля (например, NCM811) повышает плотность энергии, однако при высоких напряжениях (>4,5 В) возникает риск потери кислорода, что приводит к фазовым переходам и микротрещинам. Решения включают высокоэнтропийное легирование (Ti, Mg, Nb) для снижения деформации (<0,5%) и нанесение покрытий для подавления выделения кислорода.

Q3. Какие достижения ожидаются в будущем?

Бескобальтовые конструкции: Использование Al или редкоземельных металлов для снижения стоимости.

Сверхвысокое напряжение: Стабильная работа при напряжении до 4,9 В с использованием усовершенствованных электролитов.

Гибридные системы: Суперконденсаторы на основе NCM для быстрой доставки энергии.