AC6756 LiNiCoMnO2 (NCM523) 片面コートアルミ箔

LiNiCoMnO2 (NCM523) シングルサイドコートアルミ箔の説明

LiNiCoMnO2(NCM523)片面コートアルミ箔は、リチウムイオン電池用に設計された複合電極材料で、層状酸化物正極の構造的および電気化学的な利点と、アルミ箔の機械的および導電的な特性を兼ね備えています。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2の化学量論を持つNCM523正極層は、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る。この層状配列により、充放電サイクル中の効率的なリチウムイオンのインターカレーションとデインターカレーションが促進され、0.1Cレートで～160～180mAh/gの可逆的な比容量を達成する。通常10～20μm厚のアルミニウム箔基板は、電気抵抗率が低く（～2.65×10^-8Ω・m）、引張強度が強く（150MPa以上）、導電性の高い集電体として機能し、電極加工やセル組み立て時の構造的完全性を確保する。

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塗布された片面コーティングは、活物質、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）バインダーからなる均一なNCM523層（厚さ50～120μm）を形成する。制御された圧力下（5-10MPa）でのカレンダー処理により、電極密度（≥3.3g/cm³）と接着強度（>1.5N/cm）を最適化し、層間剥離のリスクを最小限に抑えます。NCM523の組成は、ニッケルの高容量寄与とコバルトの構造安定性、マンガンの耐熱性のバランスをとり、不活性雰囲気では220℃以上の分解開始温度を達成する。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、酸素放出を抑制し、高電圧（最大4.4V）でも電荷移動抵抗を低減することにより、界面安定性をさらに高める。

この材料は、サイクル中に適度な体積変化（～2～3％の格子ひずみ）を示すが、これはバランスのとれた遷移金属比によって緩和されており、Li/Niカチオンの混合（4％未満）と相転移を低減している。レーザーによる膜厚モニタリングやプラズマによる表面活性化を含む高度な製造技術により、コーティングの均一性（膜厚公差±2μm）と、一貫したイオン輸送と電解液の浸透に不可欠な最適化された多孔性が確保されている。シングルサイド設計により、コーティングされていないアルミニウム表面の寄生副反応を最小限に抑え、高電圧動作下での腐食やリチウムめっきを防止します。この構成は、クローズドループ・プロセスでアルミ箔とNCM523層を効率的に分離できるため、リサイクルも簡素化できる。電気化学的効率、耐熱性、機械的耐久性の組み合わせにより、この材料は高性能エネルギー貯蔵システムの強固なプラットフォームとして位置づけられる。

LiNiCoMnO2(NCM523)片面コートアルミ箔の用途

1.電気自動車（EV）：NCM523はEVバッテリーの中核部品であり、適度なエネルギー密度（0.1Cで～160～180mAh/g）と構造安定性を提供する。NCM811のような高ニッケルの変種は、表面コーティング（フィチン酸ナトリウムなど）と元素ドーピング（Ti、Mgなど）によって安定化され、熱暴走の開始温度を125.9℃から184.8℃に遅らせ、500サイクル後に95%の容量保持率を達成する。リサイクルされたNCM523材料は持続可能性をさらに高め、1Ahパウチセルで11,600サイクルにわたって70%の容量を保持し、市販の同等品より優れている。

2.エネルギー貯蔵システム（ESS）：NCM523は、グリッド規模の蓄電、特にリチウムリッチなマンガン系（Li1.2Ni0.2Mn0.6O2など）の蓄電に不可欠であり、250mAh/gを超える容量と400Wh/kgのエネルギー密度を実現する。最適化された圧縮密度（≥3.0g/cm3）とコーティング（LiYO2など）は、長時間のサイクルに対する構造的完全性を向上させる。

3.高出力デバイス：露出した{010}活性ファセットを持つクルミ型ナノシートなどのナノ構造NCM523は、リチウムイオンの拡散速度を向上させ、10Cレートで131.23mAh/gを達成した。このため、電動工具、ドローン、ハイブリッド車に適している。

4.コンシューマー・エレクトロニクス：酸化セリウム（CeO2）コーティングを施したNCM523の高電圧品（最大4.9V）は、酸素の放出と電解液の分解を抑制し、スマートフォン、ノートパソコン、ウェアラブル機器の電池寿命を延ばします。改良型NCM523は、極端な電圧下で200サイクル使用した後でも80%以上の容量を維持する。

5.バッテリーのリサイクルとアップサイクルクローズドループリサイクルは、使用済みバッテリーからNCM523を再生し、多くの場合、バージン材料を上回る性能を発揮する。リサイクルされたNCM523は、0.5Cで100サイクル後に91.55%の容量保持率を達成し、利益率は従来の方法の～10倍です。アップサイクルされたLiCoO2は単結晶NCM523に変換され、159 mAh/g (0.1C)と200サイクル後の82.1%の容量保持率を実現する。

6.高温および産業用途：NCM523の耐熱性（酸素放出＞220℃）と表面改質（Al2O3コーティングなど）により、産業機械やバックアップ電源システムなどの高温環境下での安定した動作が可能になります。

7.ハイブリッドエネルギーシステムとスーパーキャパシタ：NCM由来のヘテロ構造（NiCo-MOF@MnO2/AC電極など）は、高い比容量（15.2 F/cm2）とエネルギー密度（1.191 mWh/cm2）を持つ非対称スーパーキャパシタを可能にし、ハイブリッドシステムにおける迅速なエネルギー供給を橋渡しする。

LiNiCoMnO2 (NCM523) 片面コーティングアルミ箔包装

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。包装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) 片面コーティングアルミ箔に関するFAQ

Q1.なぜ両面ではなく片面コーティングなのですか？

片面コーティングは、電極の重量と厚みを減らすことができ、軽量化やフレキシブルな設計を必要とするアプリケーション（ウェアラブルエレクトロニクスなど）には不可欠です。また、非コーティング面はアルミニウムと電解液の直接接触を防ぎ、高電圧（4.3V以上）での腐食や寄生反応を低減します。

Q2.コーティングはどのように行うのですか？

NCM111のスラリー（活物質、導電性カーボン、PVDFバインダー）は、スロットダイまたはドクターブレード技術によって均一にコーティングされ、その後、最適な密度（≥3.2 g/cm³）になるように乾燥とカレンダー処理が行われます。精密な制御により、コーティングの均一性（Ra <0.2μm）と密着性を保証します。

Q3.この材料の主な利点は何ですか？

高い導電性：アルミニウムの低い抵抗率（～2.65×10^-8 Ω-m）は、効率的な電流収集を保証します。

機械的耐久性：箔の引張強度（>150 MPa）は、電極のカレンダー加工とセルの組み立てに耐える。

電気化学的安定性：NCM111層のバランスの取れた遷移金属比（1:1:1）は、熱安定性（酸素放出>200℃）と適度なエネルギー密度（0.1℃で～160 mAh/g）を提供します。

界面効率：絶縁コーティングにより、リチウムめっきと電解液の分解が最小限に抑えられ、サイクル寿命が向上します。

関連情報

1.一般的な調製方法

リチウムイオン電池正極用のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）片面被覆アルミ箔の調製には、NCM523活物質を合成し（通常、固体法または水熱法を使用）、それ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塗布し、その後、溶剤を除去するために乾燥させ、約3.0g/cm3の圧縮密度を達成するためにカレンダー処理を行うことで、リチウムイオン電池用途に最適化された正極電極シートが得られる。