LiNiCoMnO2 (NCM523) シングルサイド コーティング正極電極ディスクの説明
LiNiCoMnO2（NCM523）片面コート正極電極ディスクは、エネルギー貯蔵効率と構造的完全性を最適化するように設計された特殊なリチウムイオン電池部品です。 層状NCM523（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）正極材料を導電性基材（通常はアルミニウム箔（厚さ10～20μm）の片面に均一にコーティングしたもので、この電極ディスクはバランスのとれた遷移金属比（Ni：Co：Mn＝5：2：3）を利用して、エネルギー密度（0.1℃で～180～200mAh/g）と熱安定性の調和を実現している。NCM523は、六方晶α-NaFeO2構造（空間群*R-3m*）で結晶化し、リチウムと遷移金属酸化物の交互層によって特徴付けられ、サイクル中に適度な格子ひずみ（～2～3%）で効率的なリチウムイオンインターカレーション/デインターカレーションを可能にする。
片面コーティングの厚さは通常80～120μmで、NCM523粉末、導電性炭素添加剤（例えば3～5wt%のカーボンブラック）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）バインダーのスラリーを配合し、スロットダイコーティングやドクターブレードなどの精密な方法で成膜する。5～10MPaの圧力下でのポストコートカレンダー処理により、高い電極密度（≥3.3g/cm3）とアルミニウム基板への強固な密着性が確保され、低い電気抵抗率（～2.65×10^-8Ω・m）と機械的堅牢性（引張強さ>150MPa）を示す。箔の非被覆面は電解液との直接接触を防ぎ、高動作電圧（>4.3V）でのリチウムめっきやアルミニウム腐食などの寄生反応を最小限に抑えます。
NCM523層は、不活性条件下で220℃を超える酸素放出開始温度で、より高いニッケル変種と比較して強化された耐熱性を示し、これは格子中のマンガンとコバルトの安定化の役割に起因する。微量アルミニウム・ドーピングや極薄セラミック・コーティング（例えば、原子層堆積法によるAl2O3）などの表面改質は、界面副反応をさらに抑制し、電荷移動抵抗を低減するため、高レートでの安定したサイクルを可能にする（例えば、2℃で140mAh/g）。また、この材料のバランスの取れた組成は、ニッケルリッチなカソードで一般的な劣化メカニズムであるカチオン混合（Li/Ni無秩序＜4%）を緩和し、長期的な容量保持（1℃で500サイクル後に90%以上）を保証する。
レーザー厚みモニタリングとプラズマ表面活性化を含む高度な製造技術は、コーティングの均一性（厚み公差±2μm）と最適化された電極形態を保証し、スケーラブルな生産に不可欠である。シングルサイド設計は、材料の無駄を削減し、円筒形または角柱形のセル構造への統合を簡素化すると同時に、アルミニウム基板とNCM523を効率的に分離・再生できるリサイクルプロセスとの互換性を維持します。 この電極構成は、エネルギー密度、耐久性、製造性の戦略的バランスを例証するもので、中高電圧リチウムイオンシステムで信頼性の高い性能を発揮するように調整されています。
LiNiCoMnO2(NCM523)片面コーティング正極電極ディスクの用途
1.ハイブリッド車（HEV）およびプラグインハイブリッド車（PHEV）：NCM523の適度なエネルギー密度（～180～200 mAh/g）と強化された熱安定性（酸素放出＞220℃）は、頻繁な充放電サイクル下での耐久性がバッテリーシステムに要求されるHEVやPHEVに最適です。シングル・サイド・コーティングは界面副反応を最小限に抑え、中域電圧（4.2～4.3V）での安定した動作を可能にし、サイクル寿命（1℃で500サイクル後の容量保持率90%以上）を延長する。高速充電に対応することで、リチウムめっきのリスクを低減しながら、回生ブレーキシステムをサポートします。
2.グリッド規模エネルギー貯蔵システム（ESS）：定置型蓄電において、NCM523の長いサイクル寿命と電圧減衰に対する耐性は、再生可能エネルギー統合（例：太陽光/風力）における毎日のサイクリングに不可欠である。この材料のマンガンを多く含む組成は、コストを削減し、構造的完全性を向上させ、シングルサイド設計は電極重量と製造の複雑さを低減します。リチウムリッチ電解質と組み合わせることで、NCM523ベースのシステムは300～350Wh/kgのエネルギー密度を達成し、数時間のグリッドサポートに適している。
3.産業用およびバックアップ電源システム：無停電電源装置(UPS)や産業用機械において、NCM523電極は高温環境下で信頼性の高い性能を発揮します。Al2O3コーティングなどの表面改質により耐熱性が向上し、大きな劣化なしに55℃までの動作が可能になります。また、片面コーティングディスクは、モジュール式バッテリーのメンテナンスと交換を簡素化します。
4.家電製品：高級ノートパソコン、電動工具、医療機器において、NCM523はエネルギー密度と安全性のバランスをとっています。片面コーティングは電極の厚みを減らし、高負荷下でも安定した出力（例えば、2℃で140mAh/g）を維持しながら、コンパクトな電池設計を可能にします。 セラミックコーティングのバリエーションは酸素放出をさらに抑制し、密閉された機器でも安全な動作を保証します。
5.セカンドライフバッテリー用途：車両使用後のNCM523電極は、住宅用エネルギー貯蔵やIoTデバイスなどの低電力アプリケーションに再利用される。その保持容量（1,000サイクル後に80％以上）とリサイクル性は、循環経済の目標に合致している。クローズドループリサイクルプロセスは、アルミ箔とNCM523を効率的に回収し、バージン材料への依存を低減します。
LiNiCoMnO2（NCM523）片面コーティング正極電極ディスクのパッケージング
当社の製品は、材料の寸法に基づいて様々なサイズのカスタマイズされたカートンに梱包されています。小さな商品はPP箱にしっかりと梱包され、大きな商品は特注の木枠に入れられます。梱包のカスタマイズを厳守し、適切な緩衝材を使用することで、輸送中に最適な保護を提供します。
梱包カートン、木箱、またはカスタマイズ。
参考のため、梱包の詳細をご確認ください。
製造工程
1.試験方法
(1)化学成分分析 - GDMSまたはXRFなどの技術を用いて検証し、純度要件に適合していることを確認する。
(2)機械的特性試験 - 引張強さ、降伏強さ、伸び試験を行い、材料の性能を評価する。
(3)寸法検査 - 厚さ、幅、長さを測定し、指定された公差に準拠していることを確認する。
(4)表面品質検査 - 目視および超音波検査により、傷、亀裂、介在物などの欠陥の有無を確認する。
(5)硬度試験 - 均一性と機械的信頼性を確認するため、材料の硬度を測定する。
詳細については、SAM 試験手順をご参照ください 。
LiNiCoMnO2(NCM523)片面コーティング正極電極ディスクに関するFAQ
Q1.なぜNCMに高ニッケルが使われているのですか？
高ニッケル変種（例えばNCM811）はエネルギー密度（～250 mAh/g）を高めますが、高電圧（>4.5V）での酸素損失や構造劣化などの課題に直面します。表面コーティング（フィチン酸ナトリウムなど）やドーピング（Ti、Mgなど）のような技術革新は、これらの問題を軽減し、熱安定性とサイクル寿命を改善します。
Q2.NCMはどのように電池の安全性を高めるのですか？
フィチン酸ナトリウムコーティングのような改良は、熱暴走の開始温度を45%遅らせ（125.9℃→184.8℃）、高エントロピードーピングは格子ひずみを減らし（0.5%未満）、クラックを防ぎます。これらの戦略により、過酷な条件下でも構造的完全性が確保される。
Q3.NCMはLFPやLCOカソードと比べてどうですか？
NCMはリン酸鉄リチウム（LFP）よりも高いエネルギー密度を提供しますが、安全のために安定化が必要です。酸化コバルトリチウム（LCO）と比較すると、性能を維持しながらコバルト依存度とコストを削減できます。
関連情報
1.一般的な調製方法
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）片面コート正極電極ディスクの調製には、固体合成や水熱合成などの方法でNCM523層状酸化物材料を合成し、その後、活物質をポリフッ化ビニリデン（PVDF）バインダーおよび導電性カーボンブラック（例．このスラリーをウェットコーティング法で厚さ15μmのアルミ箔集電体の片面に均一にコーティングし、溶剤を除去するために乾燥させ、圧縮密度が約3.0g/cm3になるようにカレンダー処理することで、リチウムイオン電池用途に最適化された正極ディスクが得られます。
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