AC6757 LiNiCoMnO2 (NCM523) 양면 코팅 알루미늄 호일

LiNiCoMnO2 (NCM523) 양면 코팅 알루미늄 호일 설명

리튬 이온 배터리용으로 설계된 고성능 복합 전극 기판으로, 알루미늄 호일 코어의 양면에 균일한 NCM523(LiNi0.5Co0.5Mn0.5O2) 음극층을 통합한 LiNiCoMnO2(NCM523) 양면 코팅 알루미늄 포일입니다. 일반적으로 10~20μm 두께의 알루미늄 기판은 낮은 전기 저항(~2.65×10^-8 Ω-m)과 150MPa 이상의 인장 강도를 포함한 견고한 기계적 특성을 갖춘 고전도성 집전체 역할을 하여 전극 캘린더링 및 셀 조립 시 구조적 무결성을 보장합니다. 50~120μm의 두께를 가진 각 NCM523 코팅층은 균형 잡힌 전이 금속 산화물(Ni:Co:Mn = 5:2:3)이 층을 이룬 α-NaFeO2 구조(공간 그룹 *R-3m*)로 결정화하여 구성됩니다. 이 층상 구조는 효율적인 리튬 이온 인터칼레이션 및 디인터칼레이션을 촉진하여 0.1C 속도에서 ~160-180 mAh/g의 가역적 비용량을 제공하는 동시에 사이클링 중에 적당한 격자 변형률(~2-3%)을 유지하여 구조적 열화를 최소화할 수 있습니다.

양면 코팅 공정은 슬롯 다이 코팅 또는 닥터 블레이드와 같은 정밀 기술을 사용한 후 제어된 압력(5~10MPa)에서 캘린더링하여 높은 전극 밀도(≥3.4g/cm3)와 균일한 활성 물질 분포를달성합니다. 이 대칭형 설계는 단면 구성에 비해 활성 표면적을 두 배로 늘려 에너지 밀도와 전류 분포 균일성을 크게 향상시킵니다. NCM523 층은 전도성 첨가제(예: 3~5 wt% 카본 블랙)와 PVDF 바인더로 제조되어 전자 투과 및 계면 접착을 최적화하여 전하 이동 저항을 줄이고 높은 속도 성능(예: 2C에서 ~140 mAh/g)을 구현할 수 있습니다.

열 안정성은 불활성 조건에서 산소 방출 시작 온도가 220°C를 초과하는 NCM523의 특징으로, 이는 망간이 산소 발생을 억제하는 안정화 역할을 하기 때문입니다. 원자층 증착(ALD)을 통한 초박막 Al2O3 코팅 또는 미량 도펀트(예: Mg, Ti)와 같은 표면 개질은 기생 반응을 완화하고 고전압(최대 4.4V)에서 전해질 분해를 줄여 계면 안정성을 더욱 향상시킵니다. 또한 균형 잡힌 전이 금속 비율은 Li/Ni 양이온 혼합을 최소화하고(<4%) 상 전이를 완화하여 장기적인 사이클링 안정성(1C에서 500 사이클 후 90% 이상의 용량 유지)에 기여합니다. 레이저 두께 제어 및 플라즈마 표면 활성화를 포함한 고급 제조 프로토콜은 코팅 균일성(두께 허용 오차 ±1.5μm)과 전해질 침투를 위한 최적의 다공성을 보장합니다.

양면 구조는 에너지 밀도를 높이는 동시에 전극을 구부리거나 쌓는 동안 기계적 응력 관리와 같은 문제를 야기합니다. 하지만 알루미늄 기판의 고유한 유연성과 내식성은 장기간의 전기화학 사이클에서도 박리 위험을 완화합니다. 또한 이 디자인은 알루미늄과 NCM523을 효율적으로 분리하고 재생할 수 있는 확장 가능한 생산 및 재활용 공정과도 부합합니다. 전기 화학적 효율성, 기계적 탄력성 및 열 안전성이 조화를 이루는 NCM523 양면 코팅 알루미늄 호일은 첨단 에너지 저장 시스템을 위한 견고하고 다재다능한 플랫폼입니다.

LiNiCoMnO2(NCM523) 양면 코팅 알루미늄 호일 응용 분야

1. 전기 자동차(EV): NCM523은 전기자동차 전원 배터리용 중-고 니켈 삼원계 소재의 대표주자입니다. 에너지 밀도(~160-180mAh/g)와 열 안정성(산소 방출 온도 >220°C)으로 주행거리 요건을 충족하면서 안전성을 보장합니다. 표면 개질(예: 인산나트륨 코팅)과 원소 도핑(예: Ti, Mg)을 통해 열 폭주 트리거 온도를 125.9°C에서 184.8°C로 더 높이고 95%(500회 사이클)의 용량 유지율을 달성할 수 있습니다. 또한, 재활용 NCM523 소재는 재활용 후에도 우수한 성능을 유지하는데, 예를 들어 소프트 팩을 사용한 재활용 NCM523 셀은 1000 사이클 후에도 용량 유지율이 92%에 달합니다. 예를 들어, 재활용 NCM523 소프트 팩 배터리의 용량 유지율은 1000회 사이클 후 92.7%에 이릅니다.

2. 에너지 저장 시스템(ESS): NCM523은 그리드 에너지 저장 및 재생 에너지 통합에 탁월합니다. 최적화된 압축 밀도(≥3.0g/cm3)와 리튬 농축 전략(예: LiYO2 코팅)을 도입하여 장주기 충전 및 방전 시나리오에서 에너지 밀도가 300-350Wh/kg에 달할 수 있습니다. 재생 공정(예: 산 침출-공동 침전)은 비용을 더욱 절감하고 경제성을 개선하며 재활용 물질의 방전 용량은 168.5 mAh/g(0.1C)에 이릅니다.

3. 가전제품: 고전압 NCM523(차단 전압 4.5-4.9V)은 표면 코팅(예: 산화세륨)을 통해 산소 방출과 전해질 분해를 억제하여 스마트폰, 노트북 및 기타 장치의 배터리 수명을 크게 연장합니다. 변경된 소재는 4.9V에서 200회 사이클 후에도 80% 이상의 용량 유지율을 제공합니다.

4. 배터리 재활용 및 업그레이드: 폐 NCM523은 다양하고 효율적인 공정을 통해 재생할 수 있습니다. 예를 들어, 볼 밀링-분사 방식은 0.1C에서 방전 용량 159mAh/g, 100 사이클 후 용량 유지율 91.55%로 재료를 재생합니다. 용융 염 복원 기술은 저온 용융 염으로 리튬을 보충하여 재료를 초기 성능(0.1C에서 161.2 mAh/g)으로 복원하는 기술입니다. 이 방법은 환경 친화적일 뿐만 아니라 기존 재활용보다 약 10배 높은 수익성을 자랑합니다.

5. 고출력 디바이스 및 하이브리드 시스템: 나노 구조의 NCM523(예: 호두 모양의 나노시트)은 리튬 이온 확산 경로를 최적화하고 10C 증식 시 131.23mAh/g의 용량을 제공하여 전동 공구, 드론 등과 같은 고전력 시나리오에 적합합니다. 또한 비대칭 슈퍼커패시터에는 NCM 유래 헤테로구조(예: NiCo-MOF@MnO2/AC 전극)가 사용되어 높은 비커패시턴스(15.2F/cm2)와 에너지 밀도(1.191mWh/cm2)로 하이브리드 에너지 저장 시스템에 적합합니다.

6. 고온 및 산업용 애플리케이션: NCM523의 고온 저항성(산소 방출 온도 220°C 이상)은 산업용 기계 및 백업 전원 시스템에 적합합니다. 리튬알루미네이트 계면 개질을 통해 소재의 압축 밀도를 3.3g/cm3까지 높이면서 고온에서 사이클 안정성을 유지합니다.

LiNiCoMnO2(NCM523) 양면 코팅 알루미늄 호일 포장

당사의 제품은 재료 치수에 따라 다양한 크기의 맞춤형 상자에 포장됩니다. 작은 품목은 PP 상자에 안전하게 포장하고, 큰 품목은 맞춤형 나무 상자에 넣습니다. DHL은 운송 중 최적의 보호를 위해 맞춤형 포장과 적절한 완충재 사용을 엄격하게 준수합니다.

포장: 상자, 나무 상자 또는 맞춤형.

참고용으로 제공된 포장 세부 정보를 검토하시기 바랍니다.

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) 양면 코팅 알루미늄 호일 FAQ

Q1. 고에너지 애플리케이션에 NCM이 선호되는 이유는 무엇인가요?

NCM은 높은 에너지 밀도(>400 Wh/kg)와 맞춤형 전기화학적 특성을 제공합니다. 예를 들어, NCM811은 전기 자동차(EV)에 이상적인 250mAh/g 용량을 제공합니다. 인산나트륨 코팅과 같은 고급 개질을 통해 열 안정성을 향상시켜 열 폭주를 45%(125.9°C에서 184.8°C로) 지연시킵니다.

Q2. 고니켈 NCM의 도전 과제는 무엇인가요?

니켈 함량이 높으면(예: NCM811) 에너지 밀도는 증가하지만 고전압(>4.5V)에서 산소 손실이 발생하여 상 전이 및 미세 균열이 발생할 위험이 있습니다. 변형률(<0.5%)을 줄이기 위한 고엔트로피 도핑(Ti, Mg, Nb)과 산소 방출을 억제하는 코팅이 해결책이 될 수 있습니다.

Q3. 향후 어떤 발전이 예상되나요?

코발트 프리 설계: 알루미늄 또는 희토류 사용으로 비용 절감.

초고전압: 고급 전해질을 사용하여 최대 4.9V까지 안정적으로 작동합니다.

하이브리드 시스템: 빠른 에너지 공급을 위한 NCM 기반 슈퍼커패시터.

관련 정보

1.일반적인 준비 방법

LiNiCoMnO2(NCM523) 양면 코팅 알루미늄 호일의 제조에는 양극재 합성, 슬러리 준비, 정밀 코팅 기술이 통합된 다단계 공정이 포함됩니다. NCM523 양극 분말(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)는 일반적으로 황산니켈(NiSO4-6H2O), 황산코발트(CoSO4-7H2O), 황산망간(MnSO4-H2O) 수용액을 5:2:3 몰 비율로 혼합하여 pH(10-12) 및 온도(50-60°C) 조절 하에 침전시켜 수산화물 전구체(Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2)가 침전되는 공동 침전을 통해 합성되는 방식이 일반적입니다. 그런 다음 이 전구체를 리튬 대 전이 금속 몰 비율 1.05:1의 수산화 리튬(LiOH-H2O)과 혼합하고 산소 흐름 하에서 900~950°C에서 12~15시간 동안 소성하여 층상 산화물 구조를 형성합니다.

전극 제작을 위해 NCM523 분말을 전도성 탄소 첨가제(예: 3~5 wt% Super P) 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해된 폴리비닐리덴(PVDF) 결합제와 결합하여 균질한 슬러리를 형성합니다. 슬러리는 슬롯 다이 코팅 또는 닥터 블레이드 기술을 사용하여 전처리된 알루미늄 호일(두께 10~20μm)의 양면에 균일하게 코팅되어 코팅 두께(면당 50~120μm)를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 코팅된 호일은 80-120°C에서 건조하여 용매를 제거한 다음 5~10MPa 압력으로 캘린더링하여 전극 밀도(≥3.4g/cm³)와 접착력을향상시킵니다. 주요 혁신 기술로는 슬러리 습윤성 및 계면 결합을 개선하기 위한 알루미늄 표면의 플라즈마 처리 또는 화학적 에칭, 잔류 응력을 줄이고 음극층을 안정화하기 위한 코팅 후 열 어닐링(200-300°C) 등이 있습니다.

전구체 합성 시 고엔트로피 도핑(예: Ti, Mg, Nb)과 같은 고급 방법을 사용하여 격자 안정성을 높이고, 산소 방출 및 전해질 분해를 억제하기 위해 Al2O3의 원자층 증착(ALD) 또는 습식 화학 코팅(예: 피테이트 나트륨)이 적용됩니다. 품질 보증에는 레이저 두께 모니터링(±1.5μm 허용 오차) 및 박리 강도 테스트(>2.0N/cm)가 포함되어 균일성과 기계적 내구성을 보장합니다. 이 공정은 확장성과 성능의 균형을 유지하여 강력한 전기화학 및 열 안정성이 요구되는 애플리케이션을 위한 고에너지 밀도 전극을 대량 생산할 수 있습니다.