AC6756 LiNiCoMnO2 (NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일

LiNiCoMnO2 (NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일 설명

리튬 이온 배터리용으로 설계된 복합 전극 재료로, 층상 산화물 음극의 구조적 및 전기화학적 장점과 알루미늄 호일의 기계적 및 전도성 특성을 결합한 LiNiCoMnO2(NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일입니다. NCM523 양극층은 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2의 화학량론으로 리튬과 전이 금속 산화물이 교대로 층을 이루는 육각형 α-NaFeO2 구조(공간 그룹 *R-3m*)로 결정화됩니다. 이 층상 배열은 충전-방전 주기 동안 효율적인 리튬 이온 인터칼레이션 및 디인터칼레이션을 촉진하여 0.1C 속도에서 ~160-180 mAh/g의 가역적 비용량을 달성합니다. 일반적으로 10~20μm 두께의 알루미늄 호일 기판은 낮은 전기 저항(~2.65×10^-8 Ω-m)과 견고한 인장 강도(>150MPa)로 전도성이 높은 집전체 역할을 하여 전극 처리 및 셀 조립 중에 구조적 무결성을 보장합니다.

슬롯 다이 코팅 또는 닥터 블레이드와 같은 정밀한 방법을 통해 적용된 단면 코팅은 활성 물질, 전도성 탄소 첨가제(예: 3~5 wt% 카본 블랙), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 바인더로 구성된 균일한 NCM523 층(두께 50-120 μm)을 형성합니다. 제어된 압력(5-10 MPa)에서 캘린더링하면 전극 밀도(≥3.3g/cm³)와 접착 강도(>1.5 N/cm)가 최적화되어박리 위험을 최소화할 수 있습니다. NCM523 구성은 니켈의 고용량 기여도와 코발트의 구조적 안정성 및 망간의 열 복원력의 균형을 유지하여 불활성 대기에서 220°C 이상의 분해 시작 온도를 달성합니다. 미량 알루미늄 도핑 또는 초박막 세라믹 코팅(예: 원자층 증착을 통한 Al2O3)과 같은 표면 개질은 높은 전압(최대 4.4V)에서도 산소 방출을 억제하고 전하 이동 저항을 줄여 계면 안정성을 더욱 향상시킵니다.

이 소재는 사이클링 중에 적당한 부피 변화(~2~3% 격자 변형)를 나타내며, 균형 잡힌 전이 금속 비율로 인해 Li/Ni 양이온 혼합(<4%)과 상 전이를 줄입니다. 레이저 두께 모니터링 및 플라즈마 표면 활성화를 포함한 고급 제조 기술은 일관된 이온 수송 및 전해질 침투에 중요한 코팅 균일성(두께 허용 오차 ±2μm)과 최적화된 다공성을 보장합니다. 단면 설계는 코팅되지 않은 알루미늄 표면의 기생 측면 반응을 최소화하여 고전압 작동 시 부식 및 리튬 도금을 방지합니다. 또한 이 구성은 알루미늄 호일과 NCM523 층을 폐쇄 루프 공정에서 효율적으로 분리할 수 있어 재활용을 간소화합니다. 전기 화학적 효율성, 열 복원력, 기계적 내구성이 결합된 이 소재는 고성능 에너지 저장 시스템을 위한 견고한 플랫폼으로 자리매김하고 있습니다.

LiNiCoMnO2(NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일 적용 분야

1. 전기 자동차(EV): NCM523은 전기차 배터리의 핵심 부품으로, 적당한 에너지 밀도(0.1C에서 ~160-180 mAh/g)와 구조적 안정성을 제공합니다. NCM811과 같은 하이니켈 변종은 표면 코팅(예: 인산나트륨)과 원소 도핑(예: Ti, Mg)을 통해 안정화되어 열 폭주 시작 온도를 125.9°C에서 184.8°C로 지연시키고 500 사이클 후 95% 용량 유지를 달성합니다. 재활용 NCM523 소재는 지속 가능성을 더욱 향상시켜 1Ah 파우치 셀에서 11,600 사이클 동안 70% 용량을 유지하여 상용 제품보다 뛰어난 성능을 발휘합니다.

2. 에너지 저장 시스템(ESS): NCM523은 그리드 규모 저장, 특히 리튬이 풍부한 망간 기반 변형(예: Li1.2Ni0.2Mn0.6O2)에 필수적이며, 250mAh/g 이상의 용량과 400Wh/kg의 에너지 밀도를 제공합니다. 최적화된 압축 밀도(≥3.0g/cm3)와 코팅(예: LiYO2)은 장시간 사이클링을 위한 구조적 무결성을 향상시킵니다.

3. 고전력 디바이스: 010} 활성 면이 노출된 호두 모양의 나노시트와 같은 나노 구조의 NCM523은 리튬 이온 확산 동역학을 향상시켜 10C 속도에서 131.23 mAh/g를 달성합니다. 따라서 전동 공구, 드론, 하이브리드 차량에 적합합니다.

4. 소비자 가전: 산화세륨(CeO2) 코팅이 적용된 고전압 NCM523 변형(최대 4.9V)은 산소 방출과 전해질 분해를 억제하여 스마트폰, 노트북, 웨어러블 기기의 배터리 수명을 연장합니다. 개질된 NCM523은 극한의 전압에서 200회 사이클을 거친 후에도 80% 이상의 용량을 유지합니다.

5. 배터리 재활용 및 업사이클링: 폐루프 재활용은 다 쓴 배터리에서 NCM523을 재생하며, 종종 새 배터리보다 성능이 뛰어납니다. 재활용 NCM523은 0.5C에서 100회 사이클 후에도 91.55%의 용량 유지율을 달성하며, 기존 방식보다 약 10배 높은 수익률을 자랑합니다. 업사이클된 LiCoO2는 단결정 NCM523으로 전환되어 200회 사이클 후 159mAh/g(0.1C)와 82.1%의 유지율을 제공합니다.

6. 고온 및 산업용 애플리케이션: NCM523의 열 복원력(산소 방출 >220°C)과 표면 변형(예: Al2O3 코팅) 덕분에 산업 기계 및 백업 전원 시스템과 같이 주변 온도가 높은 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다.

7. 하이브리드 에너지 시스템 및 슈퍼커패시터: NCM 유래 헤테로구조(예: NiCo-MOF@MnO2/AC 전극)는 높은 비커패시턴스(15.2F/cm2)와 에너지 밀도(1.191mWh/cm2)의 비대칭 슈퍼커패시터를 구현하여 하이브리드 시스템에서 빠른 에너지 전달을 가능하게 합니다.

LiNiCoMnO2(NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일 포장

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제조 공정

1.테스트 방법

(1)화학 성분 분석 - 순도 요구 사항을 준수하는지 확인하기 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 (NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일 FAQ

Q1. 양면 코팅 대신 단면 코팅을 사용하는 이유는 무엇인가요?

단면 코팅은 전극 무게와 두께를 줄여주며, 이는 가볍거나 유연한 디자인이 필요한 애플리케이션(예: 웨어러블 전자기기)에 매우 중요합니다. 또한 재료 비용을 낮추고 제조를 간소화하며, 코팅되지 않은 면은 알루미늄과 전해질의 직접적인 접촉을 방지하여 고전압(>4.3V)에서 부식 및 기생 반응을 줄입니다.

Q2. 코팅은 어떻게 적용되나요?

NCM111 슬러리(활성 재료, 전도성 탄소, PVDF 바인더)는 슬롯 다이 또는 닥터 블레이드 기술을 통해 균일하게 코팅된 후 건조 및 캘린더링을 거쳐 최적의 밀도(≥3.2 g/cm³)를 달성합니다. 정밀 제어를 통해 코팅 균일성(Ra <0.2 μm)과 접착력을 보장합니다.

Q3. 이 소재의 주요 장점은 무엇인가요?

높은 전도성: 알루미늄의 낮은 저항률(~2.65×10^-8 Ω-m)은 효율적인 전류 수집을 보장합니다.

기계적 내구성: 포일의 인장 강도(>150MPa)는 전극 캘린더링과 셀 조립을 견뎌냅니다.

전기화학적 안정성: NCM111 층의 균형 잡힌 전이 금속 비율(1:1:1)은 열 안정성(산소 방출 >200°C)과 함께 적당한 에너지 밀도(0.1C에서 ~160mAh/g)를 제공합니다.

계면 효율: 절연 코팅으로 리튬 도금 및 전해질 분해를 최소화하여 사이클 수명을 향상시킵니다.

관련 정보

1.일반적인 준비 방법

리튬 이온 배터리 음극용 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523) 단면 코팅 알루미늄 호일의 제조에는 일반적으로 고체 또는 열수법을 통해 NCM523 활성 물질을 합성한 다음 이를 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 결합제와 전도성 카본 블랙(예, Super P)를 혼합하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 습식 코팅 공정을 사용하여 15μm 두께의 알루미늄 호일 집전체의 한 면에 균일하게 도포한 다음 건조하여 용매를 제거하고 캘린더링하여 약 3.0g/cm3의 압축 밀도를 달성하면 리튬 이온 배터리 애플리케이션에 최적화된 음극 전극 시트가 만들어집니다.