AC6756 LiNiCoMnO2 (NCM523) Papel de aluminio recubierto por una cara

Papel de aluminio recubierto por una cara LiNiCoMnO2 (NCM523) Descripción

El papel de aluminio recubierto por una sola cara LiNiCoMnO2 (NCM523) es un material de electrodo compuesto diseñado para baterías de iones de litio que combina las ventajas estructurales y electroquímicas de un cátodo de óxido estratificado con las propiedades mecánicas y conductoras del papel de aluminio. La capa catódica NCM523, con una estequiometría de LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2, cristaliza en una estructura hexagonal α-NaFeO2 (grupo espacial *R-3m*), caracterizada por la alternancia de capas de óxidos de litio y de metales de transición. Esta disposición en capas facilita una eficaz intercalación y desintercalación de iones de litio durante los ciclos de carga y descarga, alcanzando una capacidad específica reversible de ~160-180 mAh/g a velocidades de 0,1C. El sustrato de papel de aluminio, normalmente de 10-20 μm de grosor, sirve como colector de corriente altamente conductor con una baja resistividad eléctrica (~2,65×10^-8 Ω-m) y una robusta resistencia a la tracción (>150 MPa), garantizando la integridad estructural durante el procesamiento del electrodo y el montaje de la célula.

El recubrimiento por una sola cara, aplicado mediante métodos de precisión como el recubrimiento con troquel de ranura o el raspado, forma una capa NCM523 uniforme (de 50-120 μm de grosor) compuesta por material activo, aditivos de carbono conductores (por ejemplo, 3-5 % en peso de negro de humo) y aglutinante de fluoruro de polivinilideno (PVDF). El calandrado bajo presión controlada (5-10 MPa) optimiza la densidad del electrodo(≥3,3 g/cm³) y la fuerza de adherencia (>1,5 N/cm), minimizando los riesgos de delaminación. La composición del NCM523 equilibra la elevada contribución del níquel a la capacidad con la estabilidad estructural del cobalto y la resistencia térmica del manganeso, alcanzando una temperatura de inicio de descomposición superior a 220°C en atmósferas inertes. Las modificaciones de la superficie, como el dopaje de trazas de aluminio o los recubrimientos cerámicos ultrafinos (por ejemplo, Al2O3 mediante deposición de capas atómicas), mejoran aún más la estabilidad interfacial suprimiendo la liberación de oxígeno y reduciendo la resistencia a la transferencia de carga, incluso a voltajes elevados (hasta 4,4 V).

El material presenta cambios de volumen moderados (~2-3% de deformación de la red) durante los ciclos, atenuados por su equilibrada proporción de metales de transición, que reduce la mezcla de cationes Li/Ni (<4%) y las transiciones de fase. Las avanzadas técnicas de fabricación, que incluyen el control del grosor con láser y la activación de la superficie con plasma, garantizan la uniformidad del recubrimiento (tolerancia de grosor de ±2 μm) y una porosidad optimizada, fundamental para un transporte de iones y una infiltración de electrolitos uniformes. El diseño de una sola cara minimiza las reacciones secundarias parásitas en la superficie de aluminio sin recubrir, lo que evita la corrosión y el recubrimiento de litio en funcionamiento a alta tensión. Esta configuración también simplifica el reciclado, ya que la lámina de aluminio y la capa NCM523 pueden separarse eficazmente en procesos de circuito cerrado. La combinación de eficiencia electroquímica, resistencia térmica y durabilidad mecánica convierte a este material en una sólida plataforma para sistemas de almacenamiento de energía de alto rendimiento.

Aplicaciones de la lámina de aluminio recubierta por una sola cara de LiNiCoMnO2 (NCM523)

1. Vehículos eléctricos (VE): El NCM523 es un componente básico de las baterías de los vehículos eléctricos, ya que ofrece una densidad energética moderada (~160-180 mAh/g a 0,1C) y estabilidad estructural. Las variantes con alto contenido en níquel, como la NCM811, se estabilizan mediante recubrimientos superficiales (p. ej., fitato sódico) y dopaje elemental (p. ej., Ti, Mg), lo que retrasa las temperaturas de inicio del desbordamiento térmico de 125,9°C a 184,8°C y logra una retención de la capacidad del 95% tras 500 ciclos. Los materiales NCM523 reciclados mejoran aún más la sostenibilidad, reteniendo el 70% de la capacidad a lo largo de 11.600 ciclos en pilas de bolsa de 1 Ah, superando a sus homólogos comerciales.

2. Sistemas de almacenamiento de energía (ESS): El NCM523 es fundamental para el almacenamiento a escala de red, en particular para las variantes ricas en litio basadas en manganeso (por ejemplo, Li1,2Ni0,2Mn0,6O2), que ofrecen capacidades superiores a 250 mAh/g y densidades energéticas de 400 Wh/kg. La densidad de compactación optimizada(≥3,0 g/cm3) y los recubrimientos (por ejemplo, LiYO2) mejoran la integridad estructural para ciclos de larga duración.

3. Dispositivos de alta potencia: La NCM523 nanoestructurada, como las nanohojas en forma de nuez con facetas activas {010} expuestas, mejora la cinética de difusión de los iones de litio, alcanzando 131,23 mAh/g a tasas de 10C. Esto la hace adecuada para herramientas eléctricas, drones y vehículos híbridos.

4. Electrónica de consumo: Las variantes NCM523 de alto voltaje (hasta 4,9 V) con revestimientos de óxido de cerio (CeO2) suprimen la liberación de oxígeno y la descomposición del electrolito, prolongando la vida útil de las baterías en smartphones, portátiles y wearables. La NCM523 modificada conserva más del 80% de capacidad tras 200 ciclos bajo voltajes extremos.

5. 5. Reciclaje de la batería: El reciclaje en circuito cerrado regenera NCM523 a partir de baterías gastadas, superando a menudo el rendimiento de los materiales vírgenes. La NCM523 reciclada alcanza un 91,55% de retención de capacidad tras 100 ciclos a 0,5C, con un margen de beneficio ~10 veces superior a los métodos tradicionales. El LiCoO2 reciclado se convierte en NCM523 monocristalino, con 159 mAh/g (0,1C) y una retención del 82,1% tras 200 ciclos.

6. Aplicaciones industriales y de alta temperatura: La resistencia térmica de NCM523 (liberación de oxígeno >220°C) y las modificaciones superficiales (por ejemplo, revestimientos de Al2O3) permiten un funcionamiento estable en entornos de alta temperatura ambiente, como maquinaria industrial y sistemas de alimentación de reserva.

7. Sistemas energéticos híbridos y supercondensadores: Las heteroestructuras derivadas de NCM (p. ej., los electrodos NiCo-MOF@MnO2/AC) permiten crear supercondensadores asimétricos con una elevada capacidad específica (15,2 F/cm2) y densidad energética (1,191 mWh/cm2), que sirven de puente para el suministro rápido de energía en sistemas híbridos.

Embalaje de papel de aluminio recubierto por una cara de LiNiCoMnO2 (NCM523)

Nuestros productos se embalan en cajas de cartón personalizadas de varios tamaños en función de las dimensiones del material. Los artículos pequeños se embalan de forma segura en cajas de PP, mientras que los artículos más grandes se colocan en cajas de madera personalizadas. Garantizamos el cumplimiento estricto de la personalización del embalaje y el uso de materiales de amortiguación adecuados para proporcionar una protección óptima durante el transporte.

Embalaje: Cartón, caja de madera o personalizado.

Por favor, revise los detalles de embalaje proporcionados para su referencia.

Proceso de fabricación

1.Método de prueba

(1)Análisis de composición química - Verificado mediante técnicas como GDMS o XRF para garantizar el cumplimiento de los requisitos de pureza.

(2)Pruebas de propiedades mecánicas: incluye pruebas de resistencia a la tracción, límite elástico y elongación para evaluar el rendimiento del material.

(3)Inspección dimensional: mide el grosor, la anchura y la longitud para garantizar el cumplimiento de las tolerancias especificadas.

(4)Inspección de la calidad de la superficie: comprueba la existencia de defectos como arañazos, grietas o inclusiones mediante un examen visual y ultrasónico.

(5)Pruebas de dureza: determina la dureza del material para confirmar la uniformidad y la fiabilidad mecánica.

Consulte los procedimientos de ensayo de SAM para obtener información detallada.

Papel de aluminio recubierto por una cara LiNiCoMnO2 (NCM523) Preguntas frecuentes

Q1. ¿Por qué utilizar un recubrimiento de una cara en lugar de doble cara?

El recubrimiento por una cara reduce el peso y el grosor del electrodo, lo que es fundamental para aplicaciones que requieren diseños ligeros o flexibles (por ejemplo, electrónica portátil). También reduce los costes de material y simplifica la fabricación, mientras que la cara sin recubrimiento evita el contacto directo del electrolito con el aluminio, reduciendo la corrosión y las reacciones parásitas a altos voltajes (>4,3 V).

Q2. ¿Cómo se aplica el revestimiento?

La lechada NCM111 (material activo, carbono conductor, aglutinante PVDF) se recubre uniformemente mediante técnicas de troquel de ranura o cuchilla, seguidas de secado y calandrado para lograr una densidad óptima(≥3,2 g/cm³). El control de precisión garantiza la uniformidad del revestimiento (Ra <0,2 μm) y la adherencia.

Q3. Cuáles son las principales ventajas de este material?

Alta conductividad: La baja resistividad del aluminio (~2,65×10^-8 Ω-m) garantiza una eficiente captación de corriente.

Durabilidad mecánica: La resistencia a la tracción de la lámina (>150 MPa) soporta el calandrado del electrodo y el montaje de la célula.

Estabilidad electroquímica: La proporción equilibrada de metales de transición de la capa NCM111 (1:1:1) ofrece una densidad energética moderada (~160 mAh/g a 0,1C) con estabilidad térmica (liberación de oxígeno >200°C).

Eficiencia interfacial: El recubrimiento aislado minimiza el recubrimiento de litio y la descomposición del electrolito, mejorando la vida del ciclo.

Información relacionada

1.Métodos comunes de preparación

La preparación de una lámina de aluminio recubierta por una sola cara de LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2 (NCM523) para cátodos de baterías de iones de litio implica sintetizar el material activo NCM523 -típicamente mediante métodos de estado sólido o hidrotérmicos- y mezclarlo después con un aglutinante de fluoruro de polivinilideno (PVDF) y negro de humo conductor (por ejemplo, Super P) para formar una lechada; esta lechada se aplica uniformemente a un lado de un colector de corriente de papel de aluminio de 15 μm de grosor mediante un proceso de recubrimiento húmedo, seguido de secado para eliminar disolventes y calandrado para lograr una densidad de compactación de aproximadamente 3,0 g/cm3, lo que da como resultado una lámina de electrodo catódico optimizada para aplicaciones de baterías de iones de litio.