AC6758 LiNiCoMnO2 (NCM622) Disco de electrodo catódico con revestimiento unilateral

LiNiCoMnO2 (NCM622) Single Side Coated Cathode Electrode Disc Descripción

El disco de electrodo catódico recubierto por una sola cara LiNiCoMnO₂ (NCM622) es un componente especializado de las baterías de iones de litio diseñado para obtener una alta densidad energética y estabilidad electroquímica. El material del cátodo, con una estequiometría de LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂, cristaliza en una estructura estratificada de α-NaFeO₂ (grupo espacial *R-3m*), caracterizada por la alternancia de capas de litio y óxidos de metales de transición. Esta configuración facilita la intercalación y desintercalación eficientes de iones de litio, proporcionando una capacidad específica reversible de ~170-190 mAh/g a velocidades de 0,1C. El sustrato de papel de aluminio, con un grosor de 15 μm, sirve como colector de corriente altamente conductor, mostrando una baja resistividad eléctrica (~2,65×10-⁸ Ω-m) y una robusta resistencia mecánica (>150 MPa de resistencia a la tracción), asegurando la integridad estructural durante la fabricación del electrodo y el montaje de la célula.

El recubrimiento de una sola cara, de un grosor típico de 60-100 μm, está compuesto por polvo de NCM622, aditivos de carbono conductores (por ejemplo, negro de carbono al 3-5 % en peso) y aglutinante de fluoruro de polivinilideno (PVDF), aplicado uniformemente mediante técnicas de precisión como el recubrimiento con troquel de ranura o el raspado con rasqueta. El calandrado posterior al recubrimiento bajo presión controlada (5-10 MPa) optimiza la densidad del electrodo(≥3,5 g/cm³) y la fuerza de adhesión (>1,8 N/cm), minimizando los riesgos de delaminación durante el ciclado. La composición del NCM622 equilibra la elevada contribución del níquel a la capacidad con la estabilidad estructural del cobalto y la resistencia térmica del manganeso, logrando temperaturas de inicio de liberación de oxígeno superiores a 210°C en condiciones inertes. Las modificaciones superficiales, como los recubrimientos ultrafinos de Al₂O₃ mediante deposición de capas atómicas (ALD) o las trazas de dopantes (por ejemplo, Ti, Mg), mejoran la estabilidad interfacial suprimiendo las reacciones parásitas y reduciendo la resistencia a la transferencia de carga (R_ct < 35 Ω-cm²), incluso a voltajes elevados (hasta 4,4 V).

El material presenta cambios de volumen moderados (~2-4% de deformación de la red) durante los ciclos, mitigados por su proporción optimizada de metales de transición, que reduce la mezcla de cationes Li/Ni (<5%) y las transiciones de fase. Los avanzados protocolos de fabricación, que incluyen la monitorización del grosor con láser y la activación de la superficie con plasma, garantizan la uniformidad del recubrimiento (tolerancia de grosor ±2 μm) y una porosidad a medida para una infiltración eficaz del electrolito. El diseño de una sola cara minimiza el contacto directo del electrolito con el sustrato de aluminio, lo que evita la corrosión y el recubrimiento de litio en operaciones de alto voltaje. Esta configuración también se ajusta a la reciclabilidad, ya que la lámina de aluminio y la capa NCM622 pueden separarse eficazmente en procesos de circuito cerrado. Este disco de electrodo, que combina alta densidad energética, resistencia térmica y durabilidad mecánica, es un ejemplo de plataforma robusta para la investigación de baterías avanzadas y la validación de su rendimiento.

Aplicaciones del disco de electrodo de cátodo recubierto por una sola cara de LiNiCoMnO2 (NCM622)

El disco de electrodo catódico recubierto por una sola cara LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) es un componente versátil ampliamente utilizado en diversas aplicaciones de baterías de iones de litio debido a su alta densidad energética, su rendimiento electroquímico favorable y su rentabilidad.

En el ámbito de los vehículos eléctricos, el NCM622 es un material catódico destacado. Su equilibrada composición ofrece un compromiso entre la alta capacidad de los cátodos ricos en níquel y la estabilidad térmica que proporcionan el manganeso y el cobalto. Este equilibrio hace que el NCM622 sea adecuado para las baterías de los vehículos eléctricos, donde la densidad energética y la seguridad son primordiales.

Además de en vehículos eléctricos, el NCM622 se emplea en dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y tabletas. La alta capacidad específica del material y su rendimiento estable en ciclos contribuyen a alargar la vida útil y la fiabilidad de las baterías, factores críticos en la electrónica de consumo.

En los sistemas de almacenamiento de energía (ESS), los cátodos basados en NCM622 se utilizan en el almacenamiento en red y la integración de energías renovables. Su capacidad para ofrecer un rendimiento constante a lo largo de numerosos ciclos de carga y descarga los hace idóneos para aplicaciones que requieren soluciones de almacenamiento de energía a largo plazo.

Además, el NCM622 se está estudiando en el desarrollo de baterías de estado sólido (ASSB). La investigación indica que las modificaciones de la superficie, como los recubrimientos con materiales como TiO₂-LiF, pueden mejorar la estabilidad de los ciclos y el rendimiento de los cátodos NCM622 en las ASSB, abordando los retos relacionados con la estabilidad interfacial y la conductividad iónica.

Embalaje del disco de cátodo recubierto por una cara LiNiCoMnO2 (NCM622)

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.

LiNiCoMnO2 (NCM622) Preguntas frecuentes sobre el disco de electrodo de cátodo recubierto por una sola cara

Q1. ¿Por qué se utiliza un alto contenido de níquel en NCM?

Las variantes con alto contenido en níquel (por ejemplo, NCM811) aumentan la densidad energética (~250 mAh/g), pero se enfrentan a problemas como la pérdida de oxígeno a voltajes altos (>4,5 V) y la degradación estructural. Innovaciones como los recubrimientos superficiales (p. ej., fitato sódico) y el dopaje (p. ej., Ti, Mg) mitigan estos problemas, mejorando la estabilidad térmica y la duración de los ciclos.

Q2. ¿Cómo mejora la NCM la seguridad de las pilas?

Modificaciones como los revestimientos de fitato sódico retrasan las temperaturas de inicio del desbordamiento térmico en un 45% (125,9°C→184,8°C), mientras que el dopaje de alta entropía reduce la deformación de la red (<0,5%) para evitar grietas. Estas estrategias garantizan la integridad estructural incluso en condiciones extremas.

Q3. ¿En qué se diferencia el NCM de los cátodos LFP o LCO?

El NCM ofrece una mayor densidad energética que el fosfato de litio y hierro (LFP), pero requiere estabilización por motivos de seguridad. En comparación con el óxido de litio y cobalto (LCO), reduce la dependencia del cobalto y los costes, al tiempo que mantiene el rendimiento.

Información relacionada

1.Métodos comunes de preparación

La preparación de un disco de electrodo catódico recubierto por una sola cara de LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) implica una serie de pasos precisos para garantizar un rendimiento electroquímico y una integridad estructural óptimos. Inicialmente, el material activo, polvo NCM622, se sintetiza mediante un método de coprecipitación. En este proceso, las soluciones de níquel, cobalto y sulfato de manganeso se mezclan en una proporción molar de 60:20:20. El hidróxido de sodio acuoso o el sulfato de manganeso se mezclan con el sulfato de manganeso. A continuación, se añade hidróxido de sodio o hidróxido de potasio acuoso a la solución para precipitar el precursor de hidróxido Ni₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂(OH)₂. El precipitado resultante se filtra, se lava y se seca a temperaturas comprendidas entre 80 °C y 200 °C durante 4 a 8 horas. Posteriormente, el precursor seco se somete a un tratamiento térmico en un horno atmosférico a 300°C a 600°C durante 8 a 15 horas para obtener la forma de óxido. A continuación, este óxido se mezcla con sales de litio, como carbonato de litio, en una proporción molar de 1:1 a 1:1,15, junto con aditivos fundentes como B₂O₃ o LiCl para facilitar la reacción en estado sólido. La mezcla se homogeneiza a fondo y se somete a un proceso de sinterización en dos etapas: primero a 700°C a 800°C en una corriente de aire durante 6 a 8 horas, seguido de una sinterización a 850°C a 950°C en una corriente de oxígeno durante 8 a 15 horas. Tras la sinterización, el producto se enfría, se pulveriza y se tamiza a través de un tamiz de 325 mallas para obtener el polvo NCM622 final. A continuación, este polvo se mezcla con carbono conductor (Super P) y un aglutinante como el fluoruro de polivinilideno (PVDF) en una proporción de peso de 8:1:1 utilizando N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente para formar una pasta homogénea. La lechada se recubre en una cara de un colector de corriente de papel de aluminio utilizando técnicas como el recubrimiento con rasqueta. La lámina recubierta se seca a 70°C durante 3 horas para eliminar el disolvente y, a continuación, se calandra para mejorar la densidad y la adherencia del electrodo. Por último, la lámina de electrodos se troquela en discos de 15 mm de diámetro, que se utilizan como cátodos en el montaje de pilas monedero para baterías de iones de litio.