AC6757 LiNiCoMnO2 (NCM523) Papel de aluminio recubierto por las dos caras

Papel de aluminio recubierto por las dos caras LiNiCoMnO2 (NCM523) Descripción

El papel de aluminio recubierto por ambas caras de LiNiCoMnO2 (NCM523) es un sustrato de electrodo compuesto de alto rendimiento diseñado para baterías de iones de litio, que integra una capa catódica NCM523 (LiNi0,5Co0,5Mn0,5O2) uniforme a ambos lados de un núcleo de papel de aluminio. El sustrato de aluminio, típicamente de 10-20 μm de espesor, sirve como colector de corriente altamente conductor con baja resistividad eléctrica (~2,65×10^-8 Ω-m) y propiedades mecánicas robustas, incluyendo una resistencia a la tracción superior a 150 MPa, asegurando la integridad estructural durante el calandrado del electrodo y el montaje de la célula. Cada capa de recubrimiento de NCM523, con un grosor que oscila entre 50 y 120 μm, está compuesta por un óxido de metal de transición equilibrado (Ni:Co:Mn = 5:2:3) que cristaliza en una estructura α-NaFeO2 en capas (grupo espacial *R-3m*). Esta configuración en capas facilita la intercalación y desintercalación eficientes de iones de litio, proporcionando una capacidad específica reversible de ~160-180 mAh/g a velocidades de 0,1C, al tiempo que mantiene una tensión de red moderada (~2-3%) durante el ciclado, lo que minimiza la degradación estructural.

El proceso de recubrimiento por las dos caras emplea técnicas de precisión como el recubrimiento con troquel ranurado o el doctor-blading, seguido de un calandrado bajo presión controlada (5-10 MPa) para lograr una alta densidad del electrodo(≥3,4 g/cm3) y una distribución uniforme del material activo. Este diseño simétrico duplica la superficie activa en comparación con las configuraciones de una sola cara, lo que mejora significativamente la densidad de energía y la uniformidad de la distribución de la corriente. Las capas NCM523 están formuladas con aditivos conductores (p. ej., 3-5 % en peso de negro de humo) y aglutinantes de PVDF para optimizar la percolación electrónica y la adhesión interfacial, reduciendo la resistencia a la transferencia de carga y permitiendo un rendimiento de alta tasa (p. ej., ~140 mAh/g a 2C).

La estabilidad térmica es una característica distintiva del NCM523, con temperaturas de inicio de liberación de oxígeno superiores a 220°C en condiciones inertes, atribuidas al papel estabilizador del manganeso en la supresión de la evolución del oxígeno. Las modificaciones de la superficie, como los recubrimientos ultrafinos de Al2O3 mediante deposición de capas atómicas (ALD) o los dopantes traza (por ejemplo, Mg, Ti), mejoran aún más la estabilidad interfacial al mitigar las reacciones parásitas y reducir la descomposición del electrolito a altos voltajes (hasta 4,4 V). La proporción equilibrada de metales de transición también minimiza la mezcla de cationes Li/Ni (<4%) y mitiga las transiciones de fase, contribuyendo a la estabilidad a largo plazo de los ciclos (>90% de retención de la capacidad tras 500 ciclos a 1C). Los avanzados protocolos 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 ±1,5 μm) y una porosidad óptima para la infiltración del electrolito.

La arquitectura de doble cara, aunque aumenta la densidad energética, introduce retos como la gestión de la tensión mecánica durante la flexión o el apilamiento de los electrodos. Sin embargo, la flexibilidad inherente al sustrato de aluminio y su resistencia a la corrosión mitigan los riesgos de delaminación, incluso en ciclos electroquímicos prolongados. Este diseño también se ajusta a los procesos escalables de producción y reciclado, en los que el aluminio y el NCM523 pueden separarse y regenerarse eficazmente. Al armonizar la eficiencia electroquímica, la resistencia mecánica y la seguridad térmica, la lámina de aluminio de doble revestimiento NCM523 representa una plataforma robusta y versátil para sistemas avanzados de almacenamiento de energía.

Aplicaciones de la lámina de aluminio con revestimiento de doble cara LiNiCoMnO2 (NCM523)

1. Vehículos eléctricos (VE): NCM523 es un representante de los materiales ternarios de níquel medio-alto para baterías de vehículos eléctricos. Su densidad energética (~160-180 mAh/g) y estabilidad térmica (temperatura de liberación de oxígeno >220°C) garantizan la seguridad al tiempo que cumplen los requisitos de autonomía. Mediante la modificación de la superficie (p. ej., revestimiento de fitato sódico) y el dopaje elemental (p. ej., Ti, Mg), es posible aumentar aún más la temperatura de activación del desbordamiento térmico (de 125,9°C a 184,8°C) y alcanzar una tasa de retención de la capacidad del 95% (500 ciclos). Además, el material NCM523 reciclado mantiene su excelente rendimiento después del reciclado, por ejemplo, las células NCM523 recicladas con un paquete blando tienen una tasa de retención de la capacidad del 92% después de 1000 ciclos. Por ejemplo, la tasa de retención de capacidad de la batería NCM523 reciclada con paquete blando alcanza el 92,7% después de 1000 ciclos.

2. Sistema de almacenamiento de energía (ESS): NCM523 destaca en el almacenamiento de energía en red y en la integración de energías renovables. Con una densidad de compactación optimizada(≥3,0 g/cm3) y la introducción de estrategias de enriquecimiento de litio (por ejemplo, recubrimiento de LiYO2), su densidad energética puede alcanzar los 300-350 Wh/kg para escenarios de carga y descarga de ciclos largos. El proceso de regeneración (por ejemplo, lixiviación ácida-co-precipitación) reduce aún más el coste y mejora la economía, y la capacidad de descarga del material reciclado alcanza 168,5 mAh /g (0,1C).

3. Electrónica de consumo: El NCM523 de alto voltaje (tensión de corte de 4,5-4,9 V) prolonga significativamente la vida útil de las baterías de teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y otros dispositivos al inhibir la liberación de oxígeno y la descomposición del electrolito mediante el recubrimiento de la superficie (por ejemplo, óxido de cerio). El material modificado presenta una tasa de retención de la capacidad superior al 80% tras 200 ciclos a 4,9 V.

4. Reciclado y mejora de la batería: Los residuos de NCM523 pueden regenerarse mediante diversos procesos eficientes. Por ejemplo, el método de molienda-pulverización de bolas regenera materiales con una capacidad de descarga de 159 mAh/g a 0,1C y un índice de retención de la capacidad del 91,55% tras 100 ciclos. La tecnología de restauración con sales fundidas restaura el material a su rendimiento inicial (161,2 mAh/g a 0,1C) reponiendo el litio con sales co-fundidas a baja temperatura. Estos métodos no sólo son respetuosos con el medio ambiente, sino que además tienen una rentabilidad unas 10 veces superior al reciclado tradicional.

5. Dispositivos de alta potencia y sistemas híbridos: Las NCM523 nanoestructuradas (por ejemplo, las nanohojas en forma de nuez) optimizan la ruta de difusión del ión-litio y proporcionan una capacidad de 131,23 mAh/g a una multiplicación de 10C, lo que resulta adecuado para escenarios de alta potencia como herramientas eléctricas, drones, etc. Además, las heteroestructuras derivadas de NCM (por ejemplo, los electrodos NiCo-MOF@MnO2/AC) se utilizan en supercondensadores asimétricos con una alta capacitancia específica (15,2 F /cm2) y densidad energética (1,191 mWh/cm2), lo que resulta adecuado para sistemas híbridos de almacenamiento de energía.

6. Alta temperatura y aplicaciones industriales: La resistencia a altas temperaturas del NCM523 (temperatura de liberación de oxígeno >220°C) lo hace adecuado para maquinaria industrial y sistemas de energía de reserva. Gracias a la modificación interfacial con aluminato de litio, la densidad compactada del material aumenta hasta 3,3 g/cm3, manteniendo al mismo tiempo la estabilidad cíclica a altas temperaturas.

Embalaje de LiNiCoMnO2 (NCM523) en papel de aluminio recubierto por las dos caras

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 con revestimiento de doble cara LiNiCoMnO2 (NCM523) Preguntas frecuentes

Q1. ¿Por qué se prefiere el NCM para aplicaciones de alta energía?

El NCM ofrece una alta densidad energética (>400 Wh/kg) y propiedades electroquímicas personalizables. Por ejemplo, NCM811 ofrece una capacidad de ~250 mAh/g, ideal para vehículos eléctricos (VE). Las modificaciones avanzadas, como los recubrimientos de fitato sódico, mejoran la estabilidad térmica, retrasando el desbordamiento térmico en un 45% (de 125,9°C a 184,8°C).

Q2. ¿Cuáles son los retos de los NCM con alto contenido en níquel?

El alto contenido de níquel (por ejemplo, NCM811) aumenta la densidad energética, pero conlleva el riesgo de pérdida de oxígeno a altas tensiones (>4,5 V), lo que provoca transiciones de fase y microfisuras. Las soluciones incluyen dopaje de alta entropía (Ti, Mg, Nb) para reducir la tensión (<0,5%) y revestimientos para suprimir la liberación de oxígeno.

Q3. ¿Qué avances se esperan en el futuro?

Diseños sin cobalto: Utilización de Al o tierras raras para reducir costes.

Ultra alto voltaje: Funcionamiento estable hasta 4,9 V con electrolitos avanzados.

Sistemas híbridos: Supercondensadores basados en NCM para un suministro rápido de energía.

Información relacionada

1.Métodos comunes de preparación

La fabricación de la lámina de aluminio recubierta por las dos caras de LiNiCoMnO2 (NCM523) implica un proceso de varios pasos que integra la síntesis del material del cátodo, la preparación del lodo y técnicas de recubrimiento de precisión. El polvo de cátodo NCM523 (LiNi0,5Co0,2Mn0.3O2) se sintetiza normalmente mediante coprecipitación, en la que se mezclan soluciones acuosas de sulfato de níquel (NiSO4-6H2O), sulfato de cobalto (CoSO4-7H2O) y sulfato de manganeso (MnSO4-H2O) en una proporción molar de 5:2:3 con pH (10-12) y temperatura (50-60°C) controlados para precipitar un precursor de hidróxido (Ni0,5Co0,2Mn0,3(OH)2). A continuación, este precursor se mezcla con hidróxido de litio (LiOH-H2O) en una relación molar litio-metal de transición de 1,05:1 y se calcina a 900-950°C durante 12-15 horas bajo flujo de oxígeno para formar la estructura de óxido en capas.

Para la fabricación del electrodo, el polvo NCM523 se combina con aditivos de carbono conductores (por ejemplo, 3-5 wt% Super P) y un aglutinante de fluoruro de polivinilideno (PVDF) disuelto en N-metil-2-pirrolidona (NMP) para formar una pasta homogénea. La lechada se recubre uniformemente por ambas caras de una lámina de aluminio pretratada (10-20 μm de grosor) mediante técnicas de recubrimiento con troquel de ranura o cuchilla de rasqueta, lo que garantiza un control preciso del grosor del recubrimiento (50-120 μm por cara). La lámina recubierta se seca a 80-120 °C para eliminar los disolventes y, a continuación, se calandra a una presión de 5-10 MPa para mejorar la densidad del electrodo(≥3,4 g/cm³) y la adherencia. Las innovaciones clave incluyen el tratamiento con plasma o el grabado químico de la superficie de aluminio para mejorar la humectabilidad del lodo y la unión interfacial, así como el recocido térmico posterior al recubrimiento (200-300°C) para reducir la tensión residual y estabilizar la capa catódica.

Métodos avanzados como el dopaje de alta entropía (p. ej., Ti, Mg, Nb) durante la síntesis del precursor mejoran la estabilidad de la red, mientras que la deposición de capas atómicas (ALD) de Al2O3 o los recubrimientos químicos húmedos (p. ej., fitato sódico) se aplican para suprimir la liberación de oxígeno y la descomposición del electrolito. La garantía de calidad implica el control del grosor con láser (tolerancia de ±1,5 μm) y pruebas de resistencia al pelado (>2,0 N/cm) para asegurar la uniformidad y la durabilidad mecánica. Este proceso equilibra la escalabilidad y el rendimiento, lo que permite la producción en masa de electrodos de alta densidad energética para aplicaciones que requieren una sólida estabilidad electroquímica y térmica.