AC6758 LiNiCoMnO2 (NCM622) Disque d'électrode cathodique à revêtement unilatéral

Disque d'électrode cathodique à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM622) Description

Le disque d'électrode cathodique à revêtement simple LiNiCoMnO₂ (NCM622) est un composant de batterie lithium-ion spécialisé, conçu pour offrir une densité d'énergie élevée et une stabilité électrochimique. Le matériau de la cathode, avec une stœchiométrie de LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂, cristallise dans une structure stratifiée α-NaFeO₂ (groupe spatial *R-3m*), caractérisée par des couches alternées de lithium et d'oxydes de métaux de transition. Cette configuration facilite l'intercalation et la désintercalation efficaces des ions lithium, offrant une capacité spécifique réversible de ~170-190 mAh/g à des taux de 0,1C. Le substrat en feuille d'aluminium, d'une épaisseur de 15 μm, sert de collecteur de courant hautement conducteur, présentant une faible résistivité électrique (~2,65×10-⁸ Ω-m) et une résistance mécanique robuste (>150 MPa de résistance à la traction), garantissant l'intégrité structurelle pendant la fabrication de l'électrode et l'assemblage de la cellule.

L'enrobage sur une seule face, d'une épaisseur typique de 60-100 μm, est composé de poudre NCM622, d'additifs de carbone conducteur (par exemple, 3-5 % en poids de noir de carbone) et de liant de fluorure de polyvinylidène (PVDF), appliqués uniformément via des techniques de précision telles que l'enrobage à la filière à fente ou le raclage. Le calandrage post-enrobage sous pression contrôlée (5-10 MPa) optimise la densité de l'électrode (≥3,5 g/cm³) et la force d'adhérence (>1,8 N/cm), minimisant ainsi les risques de délamination pendant le cyclage.La composition du NCM622 équilibre la contribution de la haute capacité du nickel avec la stabilité structurelle du cobalt et la résilience thermique du manganèse, permettant de libérer l'oxygène à des températures supérieures à 210°C dans des conditions inertes. Les modifications de surface, telles que les revêtements Al₂O₃ ultraminces par dépôt de couches atomiques (ALD) ou les traces de dopants (par exemple, Ti, Mg), améliorent la stabilité interfaciale en supprimant les réactions parasites et en réduisant la résistance au transfert de charge (R_ct < 35 Ω-cm²), même à des tensions élevées (jusqu'à 4,4 V).

Le matériau présente des changements de volume modérés (~2-4% de déformation du réseau) pendant le cyclage, atténués par son rapport de métal de transition optimisé, qui réduit le mélange de cations Li/Ni (<5%) et les transitions de phase. Des protocoles de fabrication avancés, 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 sur mesure pour une infiltration efficace de l'électrolyte. La conception à une seule face minimise le contact direct de l'électrolyte avec le substrat d'aluminium, ce qui empêche la corrosion et le placage du lithium en cas de fonctionnement à haute tension. Cette configuration s'aligne également sur la recyclabilité, puisque la feuille d'aluminium et la couche de NCM622 peuvent être efficacement séparées dans des processus en boucle fermée. Combinant une densité énergétique élevée, une résilience thermique et une durabilité mécanique, ce disque d'électrode illustre une plateforme robuste pour la recherche sur les batteries avancées et la validation des performances.

Disque d'électrode cathodique à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM622) Applications

Le disque d'électrode cathodique à revêtement simple LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) est un composant polyvalent largement utilisé dans diverses applications de batteries lithium-ion en raison de sa densité énergétique élevée, de ses performances électrochimiques favorables et de son rapport coût-efficacité.

Dans le domaine des véhicules électriques, le NCM622 est un matériau cathodique de premier plan. Sa composition équilibrée offre un compromis entre la capacité élevée des cathodes riches en nickel et la stabilité thermique apportée par le manganèse et le cobalt. Cet équilibre fait du NCM622 un matériau adapté aux batteries des véhicules électriques, où la densité énergétique et la sécurité sont primordiales.

Au-delà des VE, le NCM622 est utilisé dans les appareils électroniques portables tels que les smartphones, les ordinateurs portables et les tablettes. La capacité spécifique élevée du matériau et ses performances stables en cyclage contribuent à prolonger la durée de vie et la fiabilité des batteries, des facteurs essentiels dans l'électronique grand public.

Dans les systèmes de stockage d'énergie (ESS), les cathodes à base de NCM622 sont utilisées pour le stockage en réseau et l'intégration des énergies renouvelables. Leur capacité à fournir des performances constantes sur de nombreux cycles de charge-décharge les rend adaptées aux applications nécessitant des solutions de stockage d'énergie à long terme.

En outre, le NCM622 est exploré dans le développement de batteries à l'état solide (ASSB). La recherche indique que les modifications de surface, telles que les revêtements avec des matériaux comme le TiO₂-LiF, peuvent améliorer la stabilité du cycle et les performances des cathodes NCM622 dans les ASSB, en relevant les défis liés à la stabilité interfaciale et à la conductivité ionique.

Emballage des disques d'électrodes cathodiques à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM622)

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.

Disques pour électrodes cathodiques à revêtement simple face LiNiCoMnO2 (NCM622) FAQs

Q1. Pourquoi une teneur élevée en nickel est-elle utilisée dans les NCM ?

Les variantes à forte teneur en nickel (par exemple, NCM811) augmentent la densité énergétique (~250 mAh/g) mais sont confrontées à des problèmes tels que la perte d'oxygène à des tensions élevées (>4,5 V) et la dégradation structurelle. Des innovations telles que les revêtements de surface (par exemple, le phytate de sodium) et le dopage (par exemple, Ti, Mg) atténuent ces problèmes, améliorant la stabilité thermique et la durée de vie.

Q2. Comment le NCM améliore-t-il la sécurité des batteries ?

Des modifications telles que les revêtements de phytate de sodium retardent de 45 % les températures de début d'emballement thermique (125,9 °C→ 184,8 °C), tandis que le dopage à haute entropie réduit la déformation du réseau (< 0,5 %) pour éviter les fissures. Ces stratégies garantissent l'intégrité structurelle même dans des conditions extrêmes.

Q3. Comment le NCM se compare-t-il aux cathodes LFP ou LCO ?

La NCM offre une densité énergétique plus élevée que le phosphate de fer lithié (LFP), mais nécessite une stabilisation pour des raisons de sécurité. Par rapport à l'oxyde de lithium et de cobalt (LCO), il réduit la dépendance au cobalt et les coûts tout en maintenant les performances.

Informations connexes

1)Méthodes de préparation courantes

La préparation d'un disque d'électrode cathodique à enrobage simple LiNi₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂O₂ (NCM622) implique une série d'étapes précises pour garantir des performances électrochimiques et une intégrité structurelle optimales. Tout d'abord, la matière active, la poudre NCM622, est synthétisée par une méthode de co-précipitation. Dans ce processus, les solutions de sulfate de nickel, de cobalt et de manganèse sont mélangées dans un rapport molaire de 60:20:20. De l'hydroxyde de sodium ou de potassium aqueux est ensuite ajouté à la solution pour précipiter le précurseur d'hydroxyde Ni₀.₆Co₀.₂Mn₀.₂(OH)₂. Le précipité obtenu est filtré, lavé et séché à des températures allant de 80°C à 200°C pendant 4 à 8 heures. Ensuite, le précurseur séché subit un traitement thermique dans un four atmosphérique à 300°C à 600°C pendant 8 à 15 heures pour obtenir la forme d'oxyde. Cet oxyde est ensuite mélangé à des sels de lithium, tels que le carbonate de lithium, dans un rapport molaire de 1:1 à 1:1,15, ainsi qu'à des additifs de flux tels que B₂O₃ ou LiCl pour faciliter la réaction à l'état solide. Le mélange est soigneusement homogénéisé et soumis à un processus de frittage en deux étapes : d'abord à 700°C à 800°C dans un courant d'air pendant 6 à 8 heures, puis à 850°C à 950°C dans un courant d'oxygène pendant 8 à 15 heures. Après le frittage, le produit est refroidi, pulvérisé et tamisé à travers un tamis de 325 mesh pour obtenir la poudre finale de NCM622. Cette poudre est ensuite mélangée à du carbone conducteur (Super P) et à un liant tel que le fluorure de polyvinylidène (PVDF) dans un rapport de poids de 8:1:1 en utilisant la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) comme solvant pour former une suspension homogène. La suspension est enduite sur une face d'un collecteur de courant en feuille d'aluminium à l'aide de techniques telles que l'enduction par raclage. La feuille enduite est séchée à 70°C pendant 3 heures pour éliminer le solvant, puis calandrée pour améliorer la densité et l'adhérence de l'électrode. Enfin, la feuille d'électrode est découpée en disques de 15 mm de diamètre, qui sont utilisés comme cathodes dans l'assemblage des piles au lithium-ion.