LiNiCoMnO2 (NCM622) Одностороннее покрытие катодного электрода Описание
LiNiCoMnO₂ (NCM622) Single-Side Coated Cathode Electrode Disc - это специализированный компонент литий-ионного аккумулятора, разработанный для обеспечения высокой плотности энергии и электрохимической стабильности. Катодный материал со стехиометрией LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ кристаллизуется в слоистой структуре α-NaFeO₂ (пространственная группа *R-3m*), характеризующейся чередованием слоев лития и оксидов переходных металлов. Такая конфигурация способствует эффективной интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития, обеспечивая обратимую удельную емкость ~170-190 мАч/г при скорости 0,1С. Подложка из алюминиевой фольги толщиной 15 мкм служит высокопроводящим токоприемником, демонстрируя низкое электрическое сопротивление (~2,65×10-⁸ Ω-м) и прочную механическую прочность (>150 МПа на растяжение), обеспечивая структурную целостность при изготовлении электродов и сборке ячеек.
Одностороннее покрытие толщиной 60-100 мкм состоит из порошка NCM622, проводящих углеродных добавок (например, 3-5 масс. % сажи) и связующего поливинилиденфторида (PVDF), равномерно нанесенных с помощью прецизионных технологий, таких как нанесение покрытия с помощью щелевого штампа или шаберного лезвия. Каландрирование после нанесения покрытия под контролируемым давлением (5-10 МПа) оптимизирует плотность электрода (≥3,5 г/см³) и прочность сцепления (>1,8 Н/см), минимизируя риск отслоения во время циклирования. В составе NCM622 сбалансирован высокий потенциал никеля, структурная стабильность кобальта и термическая устойчивость марганца, что позволяет достичь температуры начала выделения кислорода, превышающей 210°C в инертных условиях. Модификации поверхности, такие как ультратонкие покрытия Al₂O₃ путем атомно-слоевого осаждения (ALD) или следовые допанты (например, Ti, Mg), повышают межфазную стабильность, подавляя паразитные реакции и снижая сопротивление переноса заряда (R<sub>ct</sub> < 35 Ω-см²), даже при повышенном напряжении (до 4,4 В).
Материал демонстрирует умеренные объемные изменения (~2-4% деформации решетки) во время циклирования, что смягчается оптимизированным соотношением переходных металлов, которое уменьшает смешивание катионов Li/Ni (<5%) и фазовые переходы. Передовые производственные протоколы, включая лазерный контроль толщины и плазменную активацию поверхности, обеспечивают однородность покрытия (допуск по толщине ±2 мкм) и заданную пористость для эффективного проникновения электролита. Односторонняя конструкция минимизирует прямой контакт электролита с алюминиевой подложкой, предотвращая коррозию и осаждение лития при работе под высоким напряжением. Такая конфигурация также соответствует требованиям вторичной переработки, поскольку алюминиевая фольга и слой NCM622 могут быть эффективно разделены в замкнутых процессах. Сочетая высокую плотность энергии, термостойкость и механическую прочность, этот электродный диск является примером надежной платформы для передовых исследований и проверки характеристик батарей.
Применение LiNiCoMnO2 (NCM622) с односторонним покрытием катодного электродного диска
LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) односторонне покрытый катодный электродный диск является универсальным компонентом, широко используемым в различных приложениях литий-ионных батарей благодаря своей высокой энергетической плотности, благоприятным электрохимическим характеристикам и экономичности.
В сфере электромобилей (EV) NCM622 выступает в качестве выдающегося катодного материала. Его сбалансированный состав представляет собой компромисс между высокой емкостью катодов с высоким содержанием никеля и термической стабильностью, обеспечиваемой марганцем и кобальтом. Такой баланс делает NCM622 подходящим для батарей EV, где на первый план выходят плотность энергии и безопасность.
Помимо электромобилей, NCM622 используется в портативных электронных устройствах, таких как смартфоны, ноутбуки и планшеты. Высокая удельная емкость материала и стабильные циклические характеристики способствуют увеличению срока службы и надежности батарей, что является критически важным фактором для бытовой электроники.
В системах хранения энергии (ESS) катоды на основе NCM622 используются для хранения энергии в сетях и интеграции возобновляемых источников энергии. Их способность обеспечивать стабильную производительность в течение многочисленных циклов заряда-разряда делает их подходящими для приложений, требующих долгосрочных решений для хранения энергии.
Кроме того, NCM622 изучается при разработке полностью твердотельных батарей (ASSB). Исследования показывают, что модификация поверхности, например, покрытие такими материалами, как TiO₂-LiF, может повысить стабильность циклов и производительность катодов NCM622 в ASSB, решая проблемы, связанные с межфазной стабильностью и ионной проводимостью.
Упаковка дисков для катодных электродов с односторонним покрытием LiNiCoMnO2 (NCM622)
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, изготовленные на заказ. 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 диску катодного электрода с односторонним покрытием LiNiCoMnO2 (NCM622)
Q1. Почему в NCM используется высокое содержание никеля?
Варианты с высоким содержанием никеля (например, NCM811) повышают плотность энергии (~250 мАч/г), но сталкиваются с такими проблемами, как потеря кислорода при высоких напряжениях (>4,5 В) и структурная деградация. Такие инновации, как поверхностные покрытия (например, фитат натрия) и легирование (например, Ti, Mg), решают эти проблемы, повышая термическую стабильность и срок службы.
Q2. Как NCM повышает безопасность батарей?
Такие модификации, как покрытия из фитата натрия, задерживают температуру начала теплового выхода на 45% (125,9°C→184,8°C), а высокоэнтропийное легирование снижает деформацию решетки (<0,5%) для предотвращения трещин. Эти стратегии обеспечивают структурную целостность даже в экстремальных условиях.
Q3. Чем NCM отличается от катодов LFP или LCO?
NCM обладает более высокой плотностью энергии, чем фосфат лития-железа (LFP), но требует стабилизации для обеспечения безопасности. По сравнению с оксидом кобальта лития (LCO) он снижает потребление кобальта и затраты при сохранении производительности.
Сопутствующая информация
1.Общие методы приготовления
Подготовка LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) катодного электродного диска с односторонним покрытием включает ряд точных шагов для обеспечения оптимальных электрохимических характеристик и структурной целостности. Вначале активный материал, порошок NCM622, синтезируется методом соосаждения. В этом процессе растворы сульфатов никеля, кобальта и марганца смешиваются в молярном соотношении 60:20:20. Затем к раствору добавляют водный гидроксид натрия или гидроксид калия для осаждения гидроксида-предшественника Ni₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂(OH)₂. Полученный осадок фильтруют, промывают и сушат при температуре от 80°C до 200°C в течение 4-8 часов. Затем высушенный прекурсор подвергается термообработке в атмосферной печи при температуре от 300°C до 600°C в течение 8-15 часов для получения оксидной формы. Затем этот оксид смешивают с солями лития, такими как карбонат лития, в молярном соотношении от 1:1 до 1:1,15, а также с добавками флюса, такими как B₂O₃ или LiCl, для облегчения твердофазной реакции. Смесь тщательно гомогенизируют и подвергают двухстадийному процессу спекания: сначала при температуре от 700°C до 800°C в потоке воздуха в течение 6-8 часов, затем спекание при температуре от 850°C до 950°C в потоке кислорода в течение 8-15 часов. После спекания продукт охлаждается, измельчается и просеивается через сито с ячейками 325 для получения конечного порошка NCM622. Затем этот порошок смешивают с проводящим углеродом (Super P) и связующим веществом, таким как поливинилиденфторид (PVDF), в весовом соотношении 8:1:1, используя N-метил-2-пирролидон (NMP) в качестве растворителя, чтобы получить однородную суспензию. Суспензия наносится на одну сторону токоприемника из алюминиевой фольги с помощью методов, подобных нанесению покрытия ракелем. Фольга с покрытием высушивается при 70°C в течение 3 часов для удаления растворителя, а затем каландрируется для повышения плотности и адгезии электрода. Наконец, из листа электрода выбивают диски диаметром 15 мм, которые используются в качестве катодов в сборке монетных ячеек для литий-ионных батарей.
Конвертеры и калькуляторы
