AC6757 LiNiCoMnO2 (NCM523) 両面コーティングアルミ箔

LiNiCoMnO2（NCM523）両面コーティングアルミ箔の説明

LiNiCoMnO2（NCM523）両面被覆アルミ箔は、アルミ箔コアの両面に均一なNCM523（LiNi0.5Co0.5Mn0.5O2）正極層を一体化した、リチウムイオン電池用に設計された高性能複合電極基板です。通常10～20μm厚のアルミニウム基板は、電気抵抗率が低く（～2.65×10^-8Ω・m）、150MPaを超える引張強度を含む強固な機械的特性を持つ高導電性集電体として機能し、電極のカレンダー加工やセル組み立て時の構造的完全性を確保する。NCM523の各コーティング層は、50～120μmの厚さで、層状α-NaFeO2構造（空間群*R-3m*）に結晶化したバランスのとれた遷移金属酸化物（Ni:Co:Mn = 5:2:3）で構成されています。この層状構造は、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を促進し、0.1Cレートで〜160〜180mAh/gの可逆的な比容量を実現する一方、サイクル中に適度な格子ひずみ（〜2〜3%）を維持することで、構造劣化を最小限に抑えます。

ダブルサイドコーティングプロセスは、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技術を採用し、その後、制御された圧力（5～10MPa）下でカレンダー処理を行うことで、高い電極密度（≥3.4g/cm3）と均一な活物質分布を実現している。この対称設計により、片面構成に比べて活性表面積が2倍になり、エネルギー密度と電流分布の均一性が大幅に向上します。NCM523層は、導電性添加剤（例えば、3～5wt%のカーボンブラック）とPVDFバインダーを配合し、電子パーコレーションと界面接着を最適化することで、電荷移動抵抗を低減し、高レート性能（例えば、2℃で～140mAh/g）を可能にしている。

熱安定性はNCM523の特徴であり、酸素放出開始温度は不活性条件下で220℃を超えるが、これは酸素発生を抑制するマンガンの安定化作用によるものである。原子層堆積法（ALD）による極薄Al2O3コーティングや微量ドーパント（Mg、Tiなど）などの表面改質は、寄生反応を緩和し、高電圧（最大4.4V）での電解液分解を低減することで、界面安定性をさらに高める。また、バランスの取れた遷移金属比率は、Li/Niカチオンの混合を最小限に抑え（4%未満）、相転移を緩和し、長期サイクル安定性（1℃で500サイクル後の容量保持率90%以上）に寄与する。レーザー厚み制御とプラズマ表面活性化を含む高度な製造プロトコルは、コーティングの均一性（厚み公差±1.5μm）と電解液浸透のための最適な多孔性を保証する。

ダブルサイドアーキテクチャーは、エネルギー密度を高める一方で、電極の折り曲げや積層時の機械的応力の管理などの課題をもたらす。しかし、アルミニウム基板固有の柔軟性と耐腐食性は、長時間の電気化学サイクル下でも層間剥離のリスクを軽減する。この設計はまた、アルミニウムとNCM523を効率的に分離・再生できる、スケーラブルな生産・リサイクルプロセスにも合致している。電気化学的効率、機械的耐性、熱的安全性を調和させることで、NCM523両面コーティングアルミ箔は、先進的なエネルギー貯蔵システムのための堅牢で汎用性の高いプラットフォームとなります。

LiNiCoMnO2（NCM523）両面コーティングアルミ箔の用途

1.電気自動車（EV）：NCM523は、電気自動車用パワーバッテリー向けの中高ニッケル三元系材料の代表である。そのエネルギー密度（～160～180 mAh/g）と熱安定性（酸素放出温度＞220℃）は、航続距離の要件を満たしながら安全性を確保します。表面改質（フィチン酸ナトリウムコーティングなど）と元素ドーピング（Ti、Mgなど）により、熱暴走トリガー温度をさらに上昇させ（125.9℃から184.8℃へ）、95％の容量保持率（500サイクル）を達成することが可能である。さらに、リサイクルNCM523材料は、リサイクル後もその優れた性能を維持し、例えば、ソフトパックを有するリサイクルNCM523セルの1000サイクル後の容量保持率は92％である。例えば、再生NCM523ソフトパック電池の1000サイクル後の容量保持率は92.7％に達する。

2.エネルギー貯蔵システム（ESS）：NCM523は系統エネルギー貯蔵と再生可能エネルギー統合に優れている。最適化された圧縮密度（≥3.0g/cm3）とリチウム濃縮戦略（LiYO2コーティングなど）の導入により、そのエネルギー密度は長サイクルの充放電シナリオで300～350Wh/kgに達することができる。再生プロセス（酸浸出-共沈など）はさらにコストを削減し、経済性を向上させ、再生材料の放電容量は168.5mAh/g（0.1C）に達する。

3.家電製品：高電圧NCM523（カットオフ電圧4.5～4.9V）は、表面コーティング（酸化セリウムなど）により酸素放出と電解液分解を抑制することで、スマートフォンやノートパソコンなどの電池寿命を大幅に延長する。この改質材料は、4.9Vで200サイクル後の容量保持率が80%以上である。

4.バッテリーのリサイクルとアップグレード廃棄されたNCM523は、様々な効率的なプロセスで再生することができる。例えば、ボールミル-スプレー法は、0.1Cで159mAh/gの放電容量と100サイクル後の91.55%の容量保持率を持つ材料を再生する。 溶融塩復元技術は、低温共溶融塩でリチウムを補充することにより、材料を初期性能（0.1Cで161.2mAh/g）に復元する。これらの方法は環境に優しいだけでなく、従来のリサイクルに比べて約10倍の収益性がある。

5.高出力デバイスとハイブリッドシステムナノ構造のNCM523（クルミ型ナノシートなど）は、リチウムイオンの拡散経路を最適化し、10C逓倍で131.23mAh/gの容量を提供し、電動工具やドローンなどの高出力シナリオに適している。さらに、NCM由来のヘテロ構造（例えば、NiCo-MOF@MnO2/AC電極）は、高い比容量（15.2 F /cm2）とエネルギー密度（1.191 mWh/cm2）の両方を持つ非対称スーパーキャパシタに使用されており、これはハイブリッドエネルギー貯蔵システムに適している。

6.高温および産業用途：NCM523の高温耐性（酸素放出温度＞220℃）は、産業機械やバックアップパワーシステムに適している。アルミン酸リチウムの界面改質により、高温でのサイクル安定性を維持しながら、材料の圧縮密度を3.3g/cm3まで高めている。

LiNiCoMnO2 (NCM523) 両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で梱包されています。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) 両面コーティングアルミ箔に関するFAQ

Q1.なぜNCMが高エネルギー用途に好まれるのですか？

NCMは高いエネルギー密度(>400Wh/kg)とカスタマイズ可能な電気化学特性を提供します。例えば、NCM811は、電気自動車（EV）に理想的な～250 mAh/gの容量を提供します。フィチン酸ナトリウムコーティングなどの高度な改良により熱安定性が向上し、熱暴走を45%遅らせることができます（125.9℃から184.8℃）。

Q2.高ニッケルNCMの課題は何ですか？

高ニッケル含有量（例えばNCM811）はエネルギー密度を高めるが、高電圧（>4.5V）で酸素が失われ、相転移やマイクロクラックを引き起こすリスクがある。解決策としては、高エントロピードーピング（Ti, Mg, Nb）による歪み低減（0.5%未満）、コーティングによる酸素放出抑制などがあります。

Q3.今後、どのような進歩が期待されますか？

コバルトフリー設計：コスト削減のためにAlやレアアースを使用する。

超高電圧：先進的な電解質を用いた4.9Vまでの安定動作。

ハイブリッドシステム：迅速なエネルギー供給を可能にするNCMベースのスーパーキャパシタ。

関連情報

1.一般的な作製方法

LiNiCoMnO2（NCM523）両面コーティングアルミ箔の製造には、正極材料合成、スラリー調製、精密コーティング技術を統合した多段階プロセスが含まれる。NCM523正極粉末（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）は通常、共沈法で合成される。硫酸ニッケル（NiSO4・6H2O）、硫酸コバルト（CoSO4・7H2O）、硫酸マンガン（MnSO4・H2O）の水溶液を、pH（10～12）と温度（50～60℃）を制御しながら5：2：3のモル比で混合し、水酸化物前駆体（Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2）を沈殿させる。この前駆体を水酸化リチウム（LiOH-H2O）とリチウム対遷移金属モル比1.05:1で混合し、酸素気流下、900～950℃で12～15時間焼成して層状酸化物構造を形成する。

電極製造のために、NCM523粉末を導電性炭素添加剤（例えば、3～5wt%のスーパーP）およびN-メチル-2-ピロリドン（NMP）に溶解したポリフッ化ビニリデン（PVDF）バインダーと組み合わせて均一なスラリーを形成する。このスラリーを、スロットダイコーティングまたはドクターブレード技術を用いて、前処理を施したアルミニウム箔（厚さ10～20μm）の両面に均一にコーティングし、コーティングの厚さ（片面あたり50～120μm）を正確にコントロールする。コーティングされた箔は80～120℃で乾燥され、溶剤が除去された後、5～10MPaの圧力でカレンダー処理され、電極密度（≥3.4g/cm³）と密着性が向上する。主な技術革新には、スラリーの濡れ性と界面結合を改善するためのアルミニウム表面のプラズマ処理や化学エッチング、残留応力を低減してカソード層を安定化させるためのコーティング後の熱アニール（200～300℃）が含まれる。

前駆体合成時の高エントロピードーピング（Ti、Mg、Nbなど）のような高度な方法は格子の安定性を高め、Al2O3の原子層蒸着（ALD）または湿式化学コーティング（フィチン酸ナトリウムなど）は酸素放出と電解液分解を抑制するために適用される。 品質保証には、均一性と機械的耐久性を確保するためのレーザー厚さモニタリング（公差±1.5μm）とピール強度試験（2.0N/cm以上）が含まれる。このプロセスは、拡張性と性能のバランスがとれており、堅牢な電気化学的安定性と熱安定性を必要とする用途向けに、高エネルギー密度電極の大量生産を可能にする。