LiNiCoMnO2(NCM111) 단면 코팅 양극 전극 디스크 설명
LiNiCoMnO2(NCM)는 전기화학 사이클 동안 효율적인 리튬 이온 확산을 가능하게 하는 육각형 격자를 형성하는 *R-3m* 공간 그룹의 결정 구조가 특징인 층상 산화물 음극 소재입니다. 이 소재는 리튬, 니켈, 코발트, 망간 산화물이 통합되어 있으며 전이 금속 비율(예: NCM111의 경우 Ni: Co: Mn = 1:1:1)이 전기 화학적 거동에 직접적인 영향을 미칩니다. NCM811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)과 같이 니켈 함량이 더 높은 변형은 에너지 밀도(~250mAh/g)를 우선시하지만 고온에서의 산소 손실 및 사이클링 중 격자 불안정성과 같은 문제에 직면합니다. 계층화된 α-NaFeO2 프레임워크는 리튬 이온 이동을 위한 접근 가능한 경로를 제공하지만, 상 전이(예:O3→O1) 및 이방성 부피 변화(~5% 변형)로 인한 미세 균열 형성과같은 구조적 열화 메커니즘은여전히 중요한 한계로 남아 있습니다.
고급 수정은 재료의 원자 구조를 안정화하여 이러한 문제를 해결합니다. 인산나트륨(PN)과 같은 표면 코팅은 전해질 분해를 완화하고 고전압(최대 4.6V)에서 산소 방출을 억제하는 보호 장벽을 형성하여 열 폭주 시작 온도(125.9°C에서 184.8°C)를 크게 지연시킵니다. 티타늄, 마그네슘, 니오븀과 같은 원소를 결정 격자에 통합하는 고엔트로피 도핑 전략은 축 방향 변형(<0.5%)을 줄이고 균열 전파를 방지하여 기계적 복원력을 향상시켜 장시간의 사이클에도 구조적 무결성을 유지하는 "제로 변형" 동작을 달성합니다(예:, 500 사이클 후 95% 용량 유지)5. {010} 활성 면이 노출된 호두 모양 나노 시트와 같은 나노 구조 기술은 이온 수송 동역학을 최적화하여 계면 저항을 낮추고 속도 성능을 향상시킵니다(예: 10C에서 131.23 mAh/g).
산소 구조를 강화하고 산소 손실을 억제하는 이중 음이온 도핑(예: 불소 및 황)을 통해 열 안정성이 더욱 향상되어 고용량 변종이 견고한 열 특성을 유지할 수 있습니다. 예를 들어, 고엔트로피 도핑된 NCM은 저니켈 NCM 변형과 비슷한 열 폭주 시작 온도를 나타내며, 이는 안전성을 위한 중요한 발전입니다. 화학적으로 이 소재의 안정성은 산소 결함을 가두고 유해한 상 전이를 억제하는 여러 도펀트의 시너지 효과로 인해 고전압 작동(4.6~4.9V)에서도 장기간 전기화학적 내구성을 보장합니다. 이러한 혁신을 통해 NCM은 화학적으로 조정 가능한 플랫폼으로 자리매김하여 차세대 에너지 저장 시스템을 위한 에너지 밀도와 구조적 및 열적 복원력의 균형을 맞추고 있습니다.
LiNiCoMnO2(NCM111) 단면 코팅 양극 전극 디스크 애플리케이션
1. 전기 자동차(EV): NCM은 전기차 배터리의 핵심 양극 소재입니다. NCM811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)과 같은 하이니켈 변형은 표면 개질(예: 피테이트 나트륨 코팅) 및 원소 도핑(예: Ti, Mg, Nb)을 통해 열 안정성 및 사이클 수명을 향상시킵니다. 개질된 NCM811 파우치 셀은 4.6V에서 700 사이클 후 45% 증가(125.9°C에서 184.8°C로) 및 우수한 용량 유지율을 나타냅니다. 재활용 NCM111 소재는 1Ah 파우치 셀에서 11,600 사이클 동안 70%의 용량 유지율로 상용 소재보다 뛰어난 수명을 자랑합니다.
2. 에너지 저장 시스템(ESS): 리튬이 풍부한 망간 음극(Li1.2Ni0.2Mn0.6O2)과 같은 NCM 기반 소재는 고용량(>250mAh/g)과 저렴한 비용으로 그리드 규모의 에너지 저장에 이상적입니다. 최적화된 압축 밀도(≥3.0g/cm3)와 리튬 강화 전략(예: LiYO2 코팅)은 에너지 밀도를 400Wh/kg으로 높여 재생 에너지 통합의 경제성을 향상시킵니다.
3. 고전력 장치: 010} 활성 면이 노출된 호두 모양의 나노시트와 같은 나노 구조의 NCM 소재는 리튬 이온 확산 동역학을 향상시켜 10C 방전 속도에서 131.23 mAh/g의 전하를 전달합니다. 이는 전동 공구, 드론 및 하이브리드 전기 자동차에 매우 중요합니다. NCM111의 황산암모늄 보조 합성은 기공 구조를 최적화하고 Li/Ni 양이온 혼합을 최소화하여 속도 성능을 더욱 향상시킵니다.
4. 소비자 가전: 산화세륨(CeO2) 코팅이 적용된 고전압 NCM 변형(최대 4.9V 차단)은 산소 방출과 전해질 분해를 억제하여 스마트폰, 노트북, 웨어러블 기기의 배터리 수명을 연장합니다. 수정된 NCM은 4.9V에서도 안정적인 사이클링을 유지하여 용량 유지력을 크게 향상시킵니다.
5. 배터리 재활용 및 업사이클링: 폐루프 재활용 프로세스는 다 쓴 배터리에서 NCM을 재생하며, 종종 새 배터리보다 성능이 뛰어납니다. 재활용 NCM111 파우치 셀은 70%의 용량 유지율로 11,600회 이상의 사이클을 달성하며, 재활용 LiCoO₂로 업그레이드된 단결정 NCM111은 상용 표준과 호환되는 200회 사이클 후 159mAh/g(0.1C)와 82.1%의 유지율을 제공합니다.
6. 슈퍼 커패시터 및 하이브리드 시스템: NCM 유래 헤테로구조(예: NiCo-MOF@MnO2/AC 전극)는 하이브리드 시스템에서 빠른 에너지 전달에 적합한 높은 비커패시턴스(15.2F/cm2)와 에너지 밀도(1.191mWh/cm2)의 비대칭 슈퍼 커패시터를 구현합니다.
LiNiCoMnO2(NCM111) 단면 코팅 양극 전극 디스크 패키징
당사의 제품은 재료 치수에 따라 다양한 크기의 맞춤형 상자에 포장됩니다. 작은 품목은 PP 상자에 안전하게 포장하고, 큰 품목은 맞춤형 나무 상자에 넣습니다. 운송 중 최적의 보호를 제공하기 위해 맞춤형 포장과 적절한 완충재 사용을 엄격하게 준수합니다.
포장: 변질을 방지하기 위해 진공 박스, 진공 오븐 또는 글러브 박스에 보관합니다. 상자, 나무 상자 또는 맞춤형.
참고용으로 제공된 포장 세부 정보를 검토하시기 바랍니다.
제조 공정
1.테스트 방법
(1)화학 성분 분석 - 순도 요건 준수를 보장하기 위해 GDMS 또는 XRF와 같은 기술을 사용하여 확인합니다.
(2)기계적 특성 테스트 - 재료 성능을 평가하기 위한 인장 강도, 항복 강도 및 연신율 테스트를 포함합니다.
(3)치수 검사 - 두께, 너비, 길이를 측정하여 지정된 허용 오차를 준수하는지 확인합니다.
(4)표면 품질 검사 - 육안 및 초음파 검사를 통해 스크래치, 균열, 내포물 등의 결함을 확인합니다.
(5)경도 테스트 - 재료의 경도를 측정하여 균일성과 기계적 신뢰성을 확인합니다.
자세한 내용은SAM 테스트 절차를참조하세요 .
LiNiCoMnO2(NCM111) 단면 코팅 양극 전극 디스크 FAQ
Q1. NCM에 높은 니켈 함량이 사용되는 이유는 무엇인가요?
고니켈 변형(예: NCM811)은 에너지 밀도(~250mAh/g)를 높이지만 고전압(>4.5V)에서의 산소 손실 및 구조적 열화와 같은 문제에 직면합니다. 표면 코팅(예: 인산나트륨) 및 도핑(예: Ti, Mg)과 같은 혁신 기술은 이러한 문제를 완화하여 열 안정성과 사이클 수명을 개선합니다.
Q2. NCM은 배터리 안전성을 어떻게 향상시키나요?
인산나트륨 코팅과 같은 변형은 열 폭주 시작 온도를 45%(125.9°C→184.8°C) 지연시키고, 고엔트로피 도핑은 격자 변형을 감소시켜(<0.5%) 균열을 방지합니다. 이러한 전략은 극한의 조건에서도 구조적 무결성을 보장합니다.
Q3. NCM은 LFP 또는 LCO 음극과 어떻게 다릅니까?
NCM은 리튬인산철(LFP)보다 에너지 밀도가 높지만 안전을 위해 안정화가 필요합니다. 리튬 코발트 산화물(LCO)에 비해 코발트 의존도와 비용을 줄이면서 성능은 유지합니다.
관련 정보
1.일반적인 준비 방법
LiNiCoMnO2(NCM) 양극재는 고체 반응, 공침 및 졸-겔 방법과 같은 기술을 통해 합성되며, 각각 정밀한 화학량론적 제어와 구조적 균질성을 달성하기 위해 맞춤화됩니다. 고체 경로는 리튬 염(예: LiOH 또는 Li2CO3)을 전이 금속 산화물(NiO, Co3O4, MnO2)과 기계적으로 혼합한 다음 산소가 풍부한 대기에서 고온 소성(800-1000°C)을 거치는 방식입니다. 이 방법은 비용 효율적이지만 입자 형태가 불규칙하고 양이온 혼합이 불완전하여 결정성을 개선하기 위해 볼 밀링 또는 2차 어닐링과 같은 합성 후 처리가 필요한 경우가 많습니다.
산업 규모 생산에 널리 사용되는 공침법은 제어된 pH(10-12)와 온도(50-60°C)에서 금속 질산염/황산염 수용액에서 전이 금속 수산화물(NiCoMn(OH)2)을 침전시켜 균일한 전구체를 생성합니다. 그런 다음 전구체를 석회화 및 소결하여 층상 NCM 구조를 형성함으로써 입자 크기(5-15 μm)와 양이온 분포를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 암모니아 보조 공침과 같은 고급 변형은 잔류 알칼리 함량(<0.1 wt%)을 최소화하고 조성 균일성을 향상시킵니다.
솔-겔 합성은 금속 이온(Ni2+, Co2+, Mn2+)을 유기 리간드(예: 구연산)와 킬레이트화하여 고분자 젤을 형성함으로써 원자 수준의 균질성을 달성하고, 저온 소성(600-800°C) 중에 나노 구조의 NCM(예: 나노 시트, 다공성 프레임워크)으로 분해됩니다. Al2O3의 원자층 증착(ALD) 또는 피테이트 나트륨(PN)의 습식 화학 코팅을 포함한 합성 후 변형은 전해질 분해 및 산소 방출로부터 재료의 표면을 안정화시킵니다.
용융 염 합성 및 분무 열분해와 같은 새로운 방법은 입자 경계를 최소화한 단결정 NCM 입자를 생성하여 사이클링 중 미세 균열 형성을 효과적으로 완화합니다. 전구체 합성 과정에서 Ti, Mg, Nb와 같은 원소를 통합하는 고엔트로피 도핑 전략은 격자 안정성을 강화하고 "제로 변형" 거동(축 변형률 <0.5%)을 유도하여 기계적 복원력을 크게 개선합니다. 이러한 접근 방식은 확장성, 비용 및 성능의 균형을 종합적으로 고려하여 NCM이 고에너지 밀도 애플리케이션의 요구 사항을 충족하는 동시에 열 및 구조적 안정성 문제를 해결할 수 있도록 합니다.
