LM6751 LiNiCoMnO2 Target, cible en oxyde de nickel-cobalt-manganèse (NCM) au lithium

Description de la cible LiNiCoMnO2

Le LiNiCoMnO2 (NCM) est un matériau cathodique d'oxyde en couches caractérisé par sa structure cristallographique dans le groupe spatial *R-3m*, formant un réseau hexagonal qui permet une diffusion efficace de l'ion lithium pendant le cycle électrochimique. Sa composition intègre des oxydes de lithium, de nickel, de cobalt et de manganèse, les rapports relatifs des métaux de transition (Ni, Co, Mn) influençant directement son comportement électrochimique et structurel. Une teneur plus élevée en nickel, comme on le voit dans des variantes telles que NCM811 (LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2), donne la priorité à la densité énergétique en augmentant la capacité spécifique (~172 mAh/g à 0,5C), mais introduit des défis tels que la perte d'oxygène à des températures élevées et l'instabilité du réseau au cours de cycles de charge/décharge répétés. Le cadre α-NaFeO2 en couches offre des voies accessibles pour la migration des ions lithium, bien que les mécanismes de dégradation structurelle - tels que les transitions de phase (par exemple,O3→O1) et la formation de microfissures due à des changements de volume anisotropes (déformation de ~5%) - restent des limitations critiques.

Pour résoudre ces problèmes, les modifications avancées se concentrent sur la stabilisation de l'architecture atomique du matériau. Les revêtements de surface, tels que le phytate de sodium (PN), forment une barrière protectrice qui atténue la décomposition de l'électrolyte et supprime la libération d'oxygène à des tensions élevées (jusqu'à 4,6 V), ce qui retarde considérablement les températures d'apparition de l'emballement thermique (de 125,9 °C à 184,8 °C). Parallèlement, des stratégies de dopage à forte entropie - incorporant des éléments tels que le titane, le magnésium et le niobium dans le réseau cristallin - améliorent la résistance mécanique en réduisant la déformation axiale (<0,5 %) et en empêchant la propagation des fissures. Ce comportement "sans déformation" préserve l'intégrité structurelle sur des cycles prolongés, permettant d'atteindre des taux de rétention de la capacité supérieurs à 95 % après 500 cycles. En outre, les techniques de nanostructuration optimisent la cinétique du transport des ions en exposant les facettes électrochimiquement actives (par exemple, les plans {010} dans les nanofeuillets), en réduisant la résistance interfaciale et en améliorant les performances en termes de taux.

Malgré les compromis inhérents entre la teneur en nickel et la stabilité, les innovations dans le domaine de l'ingénierie à l'échelle atomique, telles que le dopage par deux anions (par exemple, le fluor et le soufre) pour renforcer les structures d'oxygène, démontrent qu'il est possible de découpler la densité énergétique de la dégradation, ce qui permet aux variantes de NCM à haute capacité de conserver des propriétés thermiques et mécaniques robustes. Ces avancées soulignent son rôle de plateforme chimiquement ajustable pour équilibrer l'efficacité du stockage de l'énergie et la durabilité opérationnelle à long terme.

Applications cibles de LiNiCoMnO2

1. Véhicules électriques (VE) : Les batteries lithium-ion à base de NCM sont largement utilisées dans les véhicules électriques en raison de leur capacité spécifique élevée (~250 mAh/g) et de leur densité énergétique (>400 Wh/kg), qui améliorent directement l'autonomie et la puissance de sortie. Les variantes à haute teneur en nickel (par exemple NCM811) équilibrent la densité énergétique et la stabilité thermique grâce à des modifications de surface telles que les revêtements de phytate de sodium (PN), qui suppriment le dégagement d'oxygène et retardent les températures d'emballement thermique de 45 % (de 125,9 °C à 184,8 °C). Des stratégies de dopage avancées, telles que le codopage à haute entropie (par exemple, Ti, Mg, Nb, Mo), stabilisent davantage le réseau, permettant d'obtenir un comportement "zéro déformation" (déformation axiale <0,5 %) et une rétention de capacité de 95 % après 500 cycles, ce qui les rend idéales pour les batteries longue durée des véhicules électriques.

2. Systèmes de stockage d'énergie (ESS) : Les matériaux NCM sont essentiels pour le stockage des énergies renouvelables et à l'échelle du réseau en raison de leur tension élevée (>4,5 V) et de leur compatibilité avec les compositions riches en manganèse à faible coût. Par exemple, les cathodes sans cobalt à base de manganèse riche en lithium (Li1.2Ni0.2Mn0.6O2) offrent des capacités supérieures à 250 mAh/g et des densités d'énergie de 400 Wh/kg, ce qui permet de remédier à l'inadéquation entre l'offre et la demande d'énergie dans les systèmes solaires/éoliens. Les revêtements de surface comme le LiYO2 améliorent l'intégrité structurelle et réduisent la résistance interfaciale, ce qui permet un cycle stable dans les applications ESS à grande échelle.

3. Dispositifs de haute puissance : Les matériaux NCM nanostructurés, tels que les nanofeuillets en forme de noix avec des facettes actives {010} exposées, améliorent la cinétique de diffusion de l'ion lithium. Ces matériaux présentent d'excellentes performances (131,23 mAh/g à 10C) et conviennent aux applications de haute puissance telles que les outils électriques et les véhicules électriques hybrides.

4. Électronique grand public : Les variantes NCM haute tension (fonctionnant jusqu'à 4,9 V) permettent d'obtenir des batteries compactes à haute densité énergétique pour les smartphones, les ordinateurs portables et les dispositifs portables. Le NCM811 modifié avec des revêtements d'oxyde de cérium (CeO2) atténue la libération d'oxygène dans les électrolytes, ce qui réduit la perte de capacité et prolonge la durée de vie de l'appareil.

5. Supercondensateurs : Bien qu'elles soient principalement utilisées dans les batteries, les hétérostructures inspirées des NCM, comme les électrodes NiCo-MOF@MnO2/AC, sont étudiées pour les supercondensateurs asymétriques. Ces systèmes atteignent une capacité spécifique élevée (15,2 F/cm2) et une densité énergétique élevée (1,191 mWh/cm2), comblant ainsi le fossé entre les condensateurs traditionnels et les batteries pour la fourniture rapide d'énergie dans les systèmes hybrides.

Emballage des cibles LiNiCoMnO2

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 scrupuleusement la personnalisation de l'emballage et à utiliser des matériaux de rembourrage appropriés afin d'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'essaiSAM pour des informations détaillées.

FAQ sur les cibles LiNiCoMnO2

Q1. Quels sont les principaux avantages du NCM ?

Le NCM offre une densité énergétique élevée (>400 Wh/kg) et des propriétés électrochimiques réglables. Sa structure en couches permet un transport rapide des ions lithium, tandis que des modifications avancées, telles que des revêtements de phytate de sodium ou un dopage à haute entropie, améliorent la stabilité thermique (par exemple, en retardant l'emballement thermique de 125,9 °C à 184,8 °C) et la résilience mécanique (95 % de rétention de la capacité après 500 cycles).

Q2. Où le MNC est-il principalement utilisé ?

Le MNC domine les batteries des véhicules électriques (VE) en raison de sa capacité élevée (~250 mAh/g) et de son autonomie. Il alimente également les systèmes de stockage d'énergie (ESS) pour les réseaux de distribution d'énergie renouvelable, les appareils de grande puissance (par exemple, les outils électriques) et l'électronique grand public (par exemple, les smartphones).

Q3. Comment le NCM se compare-t-il aux autres matériaux de cathode ?

Contrairement au phosphate de fer lithié (LFP), le NCM offre une densité énergétique plus élevée mais nécessite une stabilisation pour des raisons de sécurité thermique. 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'une feuille d'aluminium à double revêtement LiFePO4 commence par le mélange de poudre de phosphate de fer lithié, d'additifs conducteurs tels que le noir de carbone et d'un liant polymère tel que le fluorure de polyvinylidène (PVDF) dissous dans un solvant tel que la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) pour former une boue uniforme. Cette suspension est ensuite enduite uniformément sur les deux faces d'une feuille d'aluminium de haute pureté à l'aide de techniques précises telles que l'enduction à l'aide d'une filière à fente ou de rouleau à rouleau. Après l'enduction, la feuille est séchée pour éliminer le solvant et solidifier les couches de matière active. La feuille séchée est ensuite calandrée pour améliorer sa densité, sa résistance mécanique et ses performances électrochimiques. Enfin, la feuille revêtue est fendue ou perforée aux dimensions souhaitées pour être utilisée dans l'assemblage, la recherche ou la production de cellules de batteries lithium-ion. Tout au long du processus, un contrôle de qualité strict garantit l'uniformité du revêtement, l'adhérence et la cohérence du matériau.