AC6754 Foglio di alluminio con doppio rivestimento LiNiCoMnO2 (NCM111)

Descrizione del foglio di alluminio rivestito su due lati LiNiCoMnO2 (NCM111)

Il foglio di alluminio rivestito su due lati LiNiCoMnO2 (NCM111) è un materiale elettrodico composito progettato per batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni, caratterizzato da un'architettura a due lati che integra uno strato catodico NCM111 (LiNiCoMnO2) uniforme su entrambe le superfici di un substrato di alluminio. Il foglio di alluminio, spesso in genere 10-20 μm, funge da collettore di corrente altamente conduttivo con bassa resistività (~2,65×10^-8 Ω-m) e robusta resistenza meccanica (>150 MPa di resistenza alla trazione), garantendo l'integrità strutturale durante la calandratura dell'elettrodo e l'assemblaggio della cella. Ogni strato di rivestimento NCM111, di spessore compreso tra 50 e 150 μm, è composto da un ossido bilanciato di metalli di transizione (Ni: Co: Mn = 1:1:1) che cristallizza in una struttura stratificata α-NaFeO2 (gruppo spaziale *R-3m*), che facilita l'intercalazione reversibile degli ioni di litio con una deformazione reticolare minima (~1-2%) e prestazioni ciclistiche stabili.

Il processo di rivestimento double-side prevede una precisa deposizione di slurry con tecniche slot-die o doctor-blade, seguita da essiccazione e calandratura a pressione controllata (5-10 MPa) per ottenere un'elevata densità dell'elettrodo (≥3,4 g/cm3) e una distribuzione uniforme del materiale attivo. Questa configurazione raddoppia la superficie attiva rispetto ai progetti a singolo lato, aumentando significativamente la densità energetica (~320 mAh/g per elettrodo a 0,1C) e mantenendo un efficiente trasporto di elettroni attraverso il substrato di alluminio. Gli strati di NCM111 sono formulati con additivi conduttivi (ad esempio, 3-5 wt% di nerofumo) e leganti PVDF per ottimizzare la percolazione e l'adesione elettronica, riducendo la resistenza al trasferimento di carica interfacciale e consentendo una capacità ad alta velocità (ad esempio, 130 mAh/g a 2C).

La stabilità termica è garantita dalle proprietà di ritenzione dell'ossigeno del materiale, con temperature di decomposizione superiori a 200°C in atmosfera inerte, mentre le modifiche superficiali come i droganti in tracce (ad esempio, Al, Mg) attenuano la perdita di ossigeno durante il funzionamento ad alta tensione (fino a 4,5 V). Il design simmetrico del rivestimento riduce al minimo le sollecitazioni di flessione e i rischi di delaminazione durante l'impilamento o l'avvolgimento degli elettrodi, mentre la superficie resistente alla corrosione del foglio di alluminio previene la degradazione ossidativa negli elettroliti organici. Misure avanzate di controllo della qualità, tra cui il monitoraggio laser dello spessore e i test di resistenza alla pelatura, assicurano l'uniformità del rivestimento (tolleranza di ±1,5 μm) e la durata meccanica (forza di adesione >2,0 N/cm), fondamentali per la produzione di batterie su larga scala. Questa architettura dual-side bilancia l'alta densità energetica, la resistenza meccanica e l'efficienza elettrochimica, posizionandosi come una piattaforma versatile per le tecnologie di accumulo energetico di prossima generazione.

Applicazioni del foglio di alluminio con doppio rivestimento LiNiCoMnO2 (NCM111)

1. Veicoli elettrici (EV): Le batterie agli ioni di litio basate su NCM dominano i sistemi di alimentazione dei veicoli elettrici grazie alla loro elevata capacità specifica (~250 mAh/g) e densità energetica (>400 Wh/kg). Le varianti ad alto contenuto di nichel come la NCM811 (LiNi0,8Co0,1Mn0,1O2) migliorano l'autonomia di guida, ma richiedono una stabilizzazione attraverso modifiche della superficie (ad esempio, rivestimenti di fitato di sodio) e il drogaggio di elementi (ad esempio, Ti, Mg, Nb) per mitigare i rischi termici. Le celle NCM811 modificate mostrano un aumento del 45% della temperatura di insorgenza del runaway termico (125,9°C→184,8°C) e mantengono il 95% di mantenimento della capacità dopo 500 cicli. I materiali NCM111 riciclati raggiungono il 70% di mantenimento della capacità dopo 11.600 cicli, superando le controparti commerciali.

2. Sistemi di accumulo di energia (ESS): I materiali NCM sono fondamentali per lo stoccaggio su scala di rete e l'integrazione delle energie rinnovabili. Le varianti a base di manganese ricche di litio (ad esempio, Li1.2Ni0.2Mn0.6O2) offrono capacità superiori a 250 mAh/g e densità energetiche di 400 Wh/kg. La densità di compattazione ottimizzata(≥3,0 g/cm3) e i rivestimenti come il LiYO2 migliorano l'integrità strutturale, consentendo cicli stabili in applicazioni ESS su larga scala.

3. Elettronica di consumo: Le varianti NCM ad alta tensione (fino a 4,9 V) con rivestimenti in ossido di cerio (CeO2) sopprimono il rilascio di ossigeno e la decomposizione dell'elettrolita, prolungando la durata della batteria in smartphone, computer portatili e dispositivi indossabili. Questi rivestimenti stabilizzano i cicli a tensioni estreme, mantenendo oltre l'80% di capacità dopo 200 cicli.

4. Riciclaggio delle batterie e upcycling: Il riciclaggio a ciclo chiuso rigenera l'NCM dalle batterie esauste, spesso superando i materiali vergini. L'NCM111 riciclato raggiunge 11.600 cicli con una conservazione della capacità del 70%. Il LiCoO2 riciclato si converte in NCM111 a cristallo singolo, con 159 mAh/g (0,1C) e una ritenzione dell'82,1% dopo 200 cicli.

5. Dispositivi ad alta potenza: I materiali NCM nanostrutturati (ad esempio, i nanosheet a forma di noce) migliorano la diffusione degli ioni di litio, raggiungendo 131,23 mAh/g a 10C per utensili elettrici e veicoli ibridi. La sintesi assistita da solfato di ammonio ottimizza le strutture dei pori, migliorando la capacità di velocità e la stabilità del ciclo.

6. Supercondensatori e sistemi ibridi: Le eterostrutture derivate da NCM (ad esempio, elettrodi NiCo-MOF@MnO2/AC) consentono di realizzare supercondensatori asimmetrici con elevata capacità specifica (15,2 F/cm2) e densità energetica (1,191 mWh/cm2), colmando il divario tra condensatori e batterie per una rapida erogazione di energia.

Imballaggio del foglio di alluminio con doppio rivestimento LiNiCoMnO2 (NCM111)

I nostri prodotti sono confezionati in cartoni personalizzati di varie dimensioni in base alle dimensioni del materiale. I piccoli articoli sono imballati in modo sicuro in scatole di PP, mentre gli articoli più grandi sono collocati in casse di legno personalizzate. Garantiamo il rispetto rigoroso della personalizzazione dell'imballaggio e l'uso di materiali di imbottitura appropriati per fornire una protezione ottimale durante il trasporto.

Imballaggio: Cartone, cassa di legno o personalizzato.

Si prega di esaminare i dettagli dell'imballaggio forniti come riferimento.

Processo di produzione

1.Metodo di test

(1)Analisi della composizione chimica - Verificata con tecniche quali GDMS o XRF per garantire la conformità ai requisiti di purezza.

(2)Test delle proprietà meccaniche - Include test di resistenza alla trazione, allo snervamento e all'allungamento per valutare le prestazioni del materiale.

(3)Ispezione dimensionale - Misura lo spessore, la larghezza e la lunghezza per garantire la conformità alle tolleranze specificate.

(4)Ispezione della qualità della superficie - Verifica la presenza di difetti quali graffi, crepe o inclusioni mediante esame visivo e a ultrasuoni.

(5)Prova di durezza - Determina la durezza del materiale per confermare l'uniformità e l'affidabilità meccanica.

Per informazioni dettagliate,consultare le procedure di provaSAM .

FAQ sul foglio di alluminio con doppio rivestimento LiNiCoMnO2 (NCM111)

Q1. Perché l'NCM è preferibile per le applicazioni ad alta energia?

L'NCM offre un'elevata densità energetica (>400 Wh/kg) e proprietà elettrochimiche personalizzabili. Ad esempio, NCM811 offre una capacità di ~250 mAh/g, ideale per i veicoli elettrici (EV). Modifiche avanzate, come i rivestimenti di fitato di sodio, migliorano la stabilità termica, ritardando il runaway termico del 45% (da 125,9°C a 184,8°C).

Q2. Quali sono le sfide dell'NCM ad alto contenuto di nichel?

L'elevato contenuto di nichel (ad esempio, NCM811) aumenta la densità di energia, ma comporta il rischio di perdita di ossigeno ad alte tensioni (>4,5 V), causando transizioni di fase e microfratture. Le soluzioni comprendono il drogaggio ad alta entropia (Ti, Mg, Nb) per ridurre la deformazione (<0,5%) e i rivestimenti per sopprimere il rilascio di ossigeno.

Q3. Quali sono i progressi futuri previsti?

Progetti senza cobalto: Utilizzo di Al o terre rare per ridurre i costi.

Tensione ultraelevata: Funzionamento stabile fino a 4,9 V con elettroliti avanzati.

Sistemi ibridi: Supercondensatori basati su NCM per una rapida erogazione di energia.