AC6756 LiNiCoMnO2 (NCM523) Feuille d'aluminium revêtue d'une seule face

Description de la feuille d'aluminium à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM523)

La feuille d'aluminium à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM523) est un matériau d'électrode composite conçu pour les batteries lithium-ion, combinant les avantages structurels et électrochimiques d'une cathode d'oxyde en couches avec les propriétés mécaniques et conductrices d'une feuille d'aluminium. La couche cathodique NCM523, dont la stœchiométrie est LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, cristallise dans une structure hexagonale α-NaFeO2 (groupe spatial *R-3m*), caractérisée par des couches alternées d'oxydes de lithium et de métaux de transition. Cette disposition en couches facilite l'intercalation et la désintercalation efficaces des ions lithium pendant les cycles de charge et de décharge, ce qui permet d'obtenir une capacité spécifique réversible d'environ 160-180 mAh/g à des taux de 0,1C. Le substrat en feuille d'aluminium, généralement d'une épaisseur de 10 à 20 μm, sert de collecteur de courant hautement conducteur avec une faible résistivité électrique (~2,65×10^-8 Ω-m) et une résistance à la traction robuste (>150 MPa), assurant l'intégrité structurelle pendant le traitement de l'électrode et l'assemblage de la cellule.

L'enrobage sur une seule face, appliqué via des méthodes de précision telles que l'enrobage par matrice à fente ou le raclage, forme une couche uniforme de NCM523 (50-120 μm d'épaisseur) composée de matière active, d'additifs de carbone conducteur (par exemple, 3-5 % en poids de noir de carbone) et de liant de fluorure de polyvinylidène (PVDF). Le calandrage sous pression contrôlée (5-10 MPa) optimise la densité de l'électrode (≥3,3 g/cm³) et la force d'adhérence (>1,5 N/cm), minimisant ainsi les risques de délamination. La composition du NCM523 équilibre la contribution de la haute capacité du nickel avec la stabilité structurelle du cobalt et la résilience thermique du manganèse, atteignant une température de début de décomposition supérieure à 220°C dans des atmosphères inertes. Les modifications de surface, telles que le dopage à l'aluminium sous forme de traces ou les revêtements céramiques ultraminces (par exemple, Al2O3 par dépôt de couches atomiques), améliorent encore la stabilité interfaciale en supprimant la libération d'oxygène et en réduisant la résistance au transfert de charge, même à des tensions élevées (jusqu'à 4,4 V).

Le matériau présente des changements de volume modérés (~2-3% de déformation du réseau) pendant les cycles, atténués par son rapport équilibré de métaux de transition, qui réduit le mélange de cations Li/Ni (<4%) et les transitions de phase. Des techniques de fabrication avancées, notamment la surveillance de l'épaisseur par laser et l'activation de la surface par plasma, garantissent l'uniformité du revêtement (tolérance d'épaisseur ±2 μm) et une porosité optimisée, essentielle pour un transport ionique cohérent et l'infiltration de l'électrolyte. La conception à une seule face minimise les réactions secondaires parasites sur la surface d'aluminium non revêtue, empêchant la corrosion et le placage de lithium en cas de fonctionnement à haute tension. Cette configuration simplifie également le recyclage, car la feuille d'aluminium et la couche de NCM523 peuvent être séparées efficacement dans des processus en boucle fermée. La combinaison de l'efficacité électrochimique, de la résistance thermique et de la durabilité mécanique fait de ce matériau une plateforme robuste pour les systèmes de stockage d'énergie à haute performance.

Applications de la feuille d'aluminium à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM523)

1. Véhicules électriques (VE) : Le NCM523 est un composant essentiel des batteries de VE, offrant une densité énergétique modérée (~160-180 mAh/g à 0,1C) et une stabilité structurelle. Les variantes à forte teneur en nickel comme le NCM811 sont stabilisées par des revêtements de surface (par exemple, phytate de sodium) et un dopage élémentaire (par exemple, Ti, Mg), ce qui permet de retarder les températures d'apparition de l'emballement thermique de 125,9°C à 184,8°C et d'atteindre une rétention de capacité de 95 % après 500 cycles. Les matériaux recyclés NCM523 améliorent encore la durabilité, en conservant 70 % de la capacité après 11 600 cycles dans des piles à poche de 1 Ah, surpassant ainsi les performances de leurs homologues commerciaux.

2. Systèmes de stockage d'énergie (ESS) : Le NCM523 est essentiel pour le stockage à l'échelle du réseau, en particulier les variantes à base de manganèse riche en lithium (par exemple, Li1.2Ni0.2Mn0.6O2), qui offrent des capacités supérieures à 250 mAh/g et des densités d'énergie de 400 Wh/kg. Une densité de compactage optimisée (≥3,0 g/cm3) et des revêtements (par exemple, LiYO2) améliorent l'intégrité structurelle pour les cycles de longue durée.

3. Appareils de haute puissance : Le NCM523 nanostructuré, tel que les nanofeuillets en forme de noix avec des facettes actives {010} exposées, améliore la cinétique de diffusion du lithium-ion, atteignant 131,23 mAh/g à des taux de 10C. Il convient donc aux outils électriques, aux drones et aux véhicules hybrides.

4. Électronique grand public : Les variantes haute tension du NCM523 (jusqu'à 4,9 V) avec revêtement en oxyde de cérium (CeO2) suppriment le dégagement d'oxygène et la décomposition de l'électrolyte, prolongeant ainsi la durée de vie des batteries de smartphones, d'ordinateurs portables et d'objets portatifs. La NCM523 modifiée conserve plus de 80 % de sa capacité après 200 cycles sous des tensions extrêmes.

5. Recyclage et valorisation des batteries : Le recyclage en boucle fermée régénère le NCM523 à partir des batteries usagées, avec des performances souvent supérieures à celles des matériaux vierges. Le NCM523 recyclé permet de conserver 91,55 % de la capacité après 100 cycles à 0,5 °C, avec une marge bénéficiaire ~10x supérieure à celle des méthodes traditionnelles. Le LiCoO2 recyclé se transforme en NCM523 monocristallin, offrant 159 mAh/g (0,1C) et une rétention de 82,1 % après 200 cycles.

6) Applications industrielles et à haute température : La résilience thermique du NCM523 (libération d'oxygène >220°C) et les modifications de surface (par exemple, les revêtements Al2O3) permettent un fonctionnement stable dans des environnements à température ambiante élevée, tels que les machines industrielles et les systèmes d'alimentation de secours.

7. Systèmes énergétiques hybrides et supercondensateurs : Les hétérostructures dérivées de la NCM (par exemple, les électrodes NiCo-MOF@MnO2/AC) permettent d'obtenir des supercondensateurs asymétriques avec une capacité spécifique élevée (15,2 F/cm2) et une densité d'énergie (1,191 mWh/cm2), ce qui permet de faire le lien avec la fourniture rapide d'énergie dans les systèmes hybrides.

LiNiCoMnO2 (NCM523) enrobé d'une feuille d'aluminium sur une seule face

Nos produits sont emballés dans des cartons personnalisés de différentes tailles en fonction des dimensions du matériau. Les petits articles sont solidement emballés dans des boîtes en PP, tandis que les articles plus volumineux sont placés dans des caisses en bois personnalisées. Nous veillons à respecter strictement la personnalisation de l'emballage et à utiliser des matériaux de rembourrage appropriés pour assurer une protection optimale pendant le transport.

Emballage : Carton, caisse en bois ou sur mesure.

Veuillez consulter les détails de l'emballage fournis à titre de référence.

Processus de fabrication

1.méthode d'essai

(1)Analyse de la composition chimique - vérifiée à l'aide de techniques telles que GDMS ou XRF pour garantir la conformité aux exigences de pureté.

(2)Essai des propriétés mécaniques - Comprend des essais de résistance à la traction, de limite d'élasticité et d'allongement pour évaluer les performances du matériau.

(3)Contrôle dimensionnel - Mesure de l'épaisseur, de la largeur et de la longueur pour s'assurer du respect des tolérances spécifiées.

(4)Contrôle de la qualité de la surface - recherche de défauts tels que des rayures, des fissures ou des inclusions par un examen visuel et ultrasonique.

(5)Essai de dureté - Détermination de la dureté du matériau pour confirmer l'uniformité et la fiabilité mécanique.

Veuillez vous référer aux procédures d'essai SAM pour des informations détaillées.

Feuille d'aluminium à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM523) FAQs

Q1. Pourquoi utiliser un revêtement simple face au lieu d'un revêtement double face ?

Le revêtement simple face réduit le poids et l'épaisseur de l'électrode, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant des conceptions légères ou flexibles (par exemple, l'électronique portable). Il réduit également le coût des matériaux et simplifie la fabrication, tandis que la face non revêtue empêche le contact direct de l'électrolyte avec l'aluminium, réduisant ainsi la corrosion et les réactions parasites à des tensions élevées (>4,3 V).

Q2. Comment le revêtement est-il appliqué ?

La suspension NCM111 (matière active, carbone conducteur, liant PVDF) est uniformément enduite par des techniques de découpe à fente ou de racle, suivies d'un séchage et d'un calandrage pour obtenir une densité optimale(≥3,2 g/cm³). Un contrôle de précision assure l'uniformité du revêtement (Ra <0,2 μm) et l'adhérence.

Q3. Quels sont les principaux avantages de ce matériau ?

Conductivité élevée : La faible résistivité de l'aluminium (~2,65×10^-8 Ω-m) assure une collecte efficace du courant.

Durabilité mécanique : La résistance à la traction de la feuille (>150 MPa) supporte le calandrage des électrodes et l'assemblage des cellules.

Stabilité électrochimique : Le rapport équilibré des métaux de transition (1:1:1) de la couche NCM111 offre une densité énergétique modérée (~160 mAh/g à 0,1C) avec une stabilité thermique (libération d'oxygène >200°C).

Efficacité interfaciale : Le revêtement isolé minimise le placage du lithium et la décomposition de l'électrolyte, améliorant ainsi la durée de vie du cycle.

Informations connexes

1)Méthodes de préparation courantes

La préparation d'une feuille d'aluminium revêtue d'une seule face LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523) pour les cathodes de batteries lithium-ion implique la synthèse du matériau actif NCM523 - typiquement par des méthodes à l'état solide ou hydrothermales - puis son mélange avec un liant de fluorure de polyvinylidène (PVDF) et du noir de carbone conducteur (par ex, Super P) pour former une boue ; cette boue est appliquée uniformément sur un côté d'un collecteur de courant en feuille d'aluminium de 15 μm d'épaisseur à l'aide d'un processus de revêtement humide, suivi d'un séchage pour éliminer les solvants et d'un calandrage pour obtenir une densité de compactage d'environ 3,0 g/cm3, ce qui permet d'obtenir une feuille d'électrode cathodique optimisée pour les applications de batteries au lithium-ion.