AC6753 AC6753 LiNiCoMnO2 (NCM111) رقائق الألومنيوم المغلفة من جانب واحد

LiNiCoMnO2 (NCM111) رقائق الألومنيوم المطلية من جانب واحد وصف رقائق الألومنيوم المغلفة بالألومنيوم

إن رقائق الألومنيوم المغلفة أحادية الجانب LiNiCoMnO2 (NCM111) هي مادة مركبة مصممة لأقطاب بطاريات الليثيوم أيون، تجمع بين المزايا الهيكلية والوظيفية لرقائق الألومنيوم وطبقة كاثود NCM111 (LiNiCoMnO2) المطبقة بدقة. توفر الركيزة المصنوعة من رقائق الألومنيوم توصيلًا كهربائيًا استثنائيًا (المقاومة ~ 2.65×10^8 Ω-م) ومتانة ميكانيكية، مما يضمن كفاءة تجميع التيار والسلامة الهيكلية أثناء تصنيع القطب الكهربائي وتشغيل البطارية. يتم ترسيب طلاء NCM111، الذي يتراوح سمكه عادةً بين 50 و150 ميكرومتر، بشكل موحد على جانب واحد عبر تقنيات مثل طلاء القالب ذي الفتحة أو الشفرات الطبية، متبوعًا بالتقويم لتحقيق الكثافة المثلى (≥3.2 جم/سم3) والالتصاق.

تُظهر طبقة NCM111 بنية بلورية α-NaFeO2 ذات طبقات محددة جيدًا (المجموعة الفضائية *R-3m*)، تتميز بطبقات أكسيد الليثيوم والفلزات الانتقالية (Ni، Co، Mn) بالتناوب. يسهّل هذا التكوين عملية الإقحام/إلغاء إقحام أيونات الليثيوم القابلة للانعكاس مع الحد الأدنى من الإجهاد الشبكي (حوالي 1-2%)، مما يساهم في أداء مستقر في ركوب الدراجات. تضمن نسبة الفلزات الانتقالية المتوازنة للمادة (ني: كو: منغنيز = 1:1:1) كثافة طاقة معتدلة (حوالي 160 مللي أمبير/غرام عند 0.1 درجة مئوية) مع الحفاظ على الاستقرار الحراري، مع درجات حرارة إطلاق الأكسجين التي تتجاوز 200 درجة مئوية تحت أجواء خاملة. ويقلل تصميم الطلاء أحادي الجانب من التفاعلات الجانبية البينية من خلال عزل المادة النشطة عن الإلكتروليت على الجانب غير المطلي، مما يقلل من طلاء الليثيوم الطفيلي وتحلل الإلكتروليت عند الفولتية العالية (>4.3 فولت).

يتم دمج التعديلات السطحية، مثل إضافات الكربون الموصلة (على سبيل المثال، Super P) والمواد البوليمرية المرابطة (على سبيل المثال، PVDF) في الطلاء لتعزيز الترشيح الإلكتروني والتماسك الميكانيكي. ويضمن السطح الأملس لرقائق الألومنيوم (Ra <0.2 ميكرومتر) توزيعًا موحدًا للطلاء، بينما تمنع قوة الشد العالية (>150 ميجا باسكال) التشوه أثناء عمليات الدرفلة أو التكديس. كما يُظهر الهيكل المركب أيضًا توافقًا كهروكيميائيًا ممتازًا، مع قيم مقاومة نقل الشحنة البينية أقل من 30 Ω-سم2، مما يتيح نقل الأيونات بكفاءة حتى في الكثافات العالية للتيار (على سبيل المثال، 2C). بالإضافة إلى ذلك، تقلل مقاومة الركيزة المتأصلة في الألومنيوم للتآكل من التدهور التأكسدي في الشوارد العضوية، مما يضمن المتانة التشغيلية على المدى الطويل.

تطبيقات رقائق الألومنيوم المطلية من جانب واحد LiNiCoMnO2 (NCM111)

تُعد رقائق الألومنيوم المغلفة أحادية الجانب LiNiCoMnO2 (NCM111) من رقائق الألومنيوم المطلية من جانب واحد مكونًا مهمًا في أنظمة بطاريات الليثيوم أيون المتقدمة، حيث تستفيد من خصائصها الهيكلية والكهروكيميائية الفريدة لتعزيز الأداء في تطبيقات متنوعة. يدمج تصميمها طبقة كاثود NCM111 موحدة على جانب واحد من رقائق الألومنيوم، مما يحسّن كثافة الطاقة والاستقرار الميكانيكي والكفاءة البينية.

في السيارات الكهربائية (EVs)، تعتبر هذه المادة محورية لحزم البطاريات عالية الكثافة في الطاقة، حيث يقلل الطلاء أحادي الجانب من وزن القطب الكهربائي وسماكته مع الحفاظ على تجميع قوي للتيار. وتضمن الموصلية العالية لرقائق الألومنيوم كفاءة نقل الإلكترونات، مما يدعم معدلات الشحن والتفريغ السريعة الضرورية لتسريع المركبات الكهربائية والكبح المتجدد. بالإضافة إلى ذلك، تخفف المقاومة البينية المنخفضة من الطبقة النشطة المعزولة من التفاعلات الطفيلية، مما يطيل عمر الدورة في ظل التشغيل عالي الجهد (≥4.3 فولت)، وهو مطلب أساسيللمركبات الكهربائية طويلة المدى.

أما بالنسبة للأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، فإن تصميم الرقاقة المدمج وخفيف الوزن يتيح أجهزة أقل حجماً دون المساس بسعة البطارية. تضمن نسبة Ni-Co-Mn المتوازنة في طلاء NCM111 سلوكًا حراريًا مستقرًا، مما يقلل من مخاطر ارتفاع درجة الحرارة أثناء الشحن السريع. تعمل التعديلات السطحية مثل إضافات الكربون الموصلة على تعزيز قدرة المعدل بشكل أكبر، مما يسمح لهذه الأجهزة بالحفاظ على متطلبات الطاقة العالية أثناء المهام المكثفة مثل الألعاب أو بث الفيديو.

في أنظمة تخزين الطاقة (ESS)، تدعم هذه المادة بطاريات الليثيوم أيون واسعة النطاق المستخدمة في تثبيت الشبكة وتكامل الطاقة المتجددة. تضمن مقاومة الركيزة المصنوعة من الألومنيوم للتآكل والمتانة الميكانيكية طول العمر في الظروف البيئية المتقلبة، بينما تتوافق كثافة الطاقة المعتدلة لطبقة NCM111 (حوالي 160 مللي أمبير/غرام) والاستقرار الحراري (إطلاق الأكسجين > 200 درجة مئوية) مع متطلبات السلامة والموثوقية للتخزين الثابت.

وتشمل التطبيقات الناشئة الإلكترونيات المرنة والقابلة للارتداء، حيث تتلاءم المرونة الميكانيكية للرقائق المعدنية ومظهرها الرفيع مع تصميمات البطاريات القابلة للانحناء. ويسمح الطلاء أحادي الجانب بالاندماج في عوامل الشكل غير التقليدية، مثل الأسطح المنحنية أو الأجهزة القابلة للمط، دون التضحية بالأداء الكهروكيميائي.

وعلاوة على ذلك، في النماذج الأولية للبطاريات والأبحاث، تُستخدم هذه الرقاقة كمنصة قطب كهربائي موحدة لاختبار الشوارد الجديدة أو الطلاءات أو استراتيجيات التخدير، وذلك بفضل مورفولوجيتها القابلة للتكرار وخصائص الواجهة المحددة جيدًا. كما يتوافق توافقها مع عمليات إعادة التدوير مع مبادرات الاقتصاد الدائري، حيث يمكن استصلاح ركيزة الألومنيوم بكفاءة وإعادة استخدامها في أنظمة الحلقة المغلقة.

تغليف رقائق الألومنيوم المغلفة من جانب واحد LiNiCoMnO2 (NCM111)

يتم تغليف منتجاتنا في علب كرتونية مخصصة بأحجام مختلفة بناءً على أبعاد المواد. يتم تعبئة العناصر الصغيرة بشكل آمن في صناديق PP، بينما يتم وضع العناصر الأكبر حجمًا في صناديق خشبية مخصصة. نضمن الالتزام الصارم بتخصيص العبوات واستخدام مواد توسيد مناسبة لتوفير الحماية المثلى أثناء النقل.

التغليف: كرتون أو صندوق خشبي أو حسب الطلب.

يرجى مراجعة تفاصيل التغليف المقدمة للرجوع إليها.

عملية التصنيع

1- موجز تدفق عملية التصنيع

2 - طريقة الاختبار

(1) تحليل التركيب الكيميائي - يتم التحقق منه باستخدام تقنيات مثل GDMS أو XRF لضمان الامتثال لمتطلبات النقاء.

(2) اختبار الخواص الميكانيكية - يشمل اختبارات قوة الشد وقوة الخضوع والاستطالة لتقييم أداء المواد.

(3) فحص الأبعاد - يقيس السماكة والعرض والطول لضمان الالتزام بالتفاوتات المحددة.

(4) فحص جودة السطح - التحقق من وجود عيوب مثل الخدوش أو الشقوق أو الشوائب من خلال الفحص البصري والفحص بالموجات فوق الصوتية.

(5) اختبار الصلابة - يحدد صلابة المواد لتأكيد التوحيد والموثوقية الميكانيكية.

يرجى الرجوع إلى إجراءات اختبار SAM للحصول على معلومات مفصلة.

الأسئلة المتداولة حول رقائق الألومنيوم المطلية من جانب واحد LiNiCoMnO2 (NCM111)

Q1. لماذا استخدام طلاء أحادي الجانب بدلاً من طلاء مزدوج الجانب؟

يقلل الطلاء أحادي الجانب من وزن وسمك القطب الكهربائي، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب تصميمات خفيفة الوزن أو مرنة (مثل الإلكترونيات القابلة للارتداء). كما أنه يقلل من تكاليف المواد ويبسط التصنيع، بينما يمنع الجانب غير المطلي التلامس المباشر للإلكتروليت مع الألومنيوم، مما يقلل من التآكل والتفاعلات الطفيلية عند الفولتية العالية (>4.3 فولت).

Q2. كيف يتم تطبيق الطلاء؟

يتم طلاء ملاط NCM111 (المادة النشطة، الكربون الموصّل، مادة رابطة PVDF) بشكل موحد عبر تقنيات القالب ذي الفتحة أو شفرة الطبيب، يليها التجفيف والتقويم لتحقيق الكثافة المثلى (≥3.2 جم/سم مكعب). يضمن التحكم الدقيق توحيد الطلاء (Ra <0.2 ميكرومتر) والالتصاق.

Q3. ما هي المزايا الرئيسية لهذه المادة؟

الموصلية العالية: تضمن المقاومة المنخفضة للألومنيوم (~2.65×10^-8 Ω-م) تجميع التيار بكفاءة.

المتانة الميكانيكية: قوة الشد للرقائق (>150 ميجا باسكال) تتحمل تقويم القطب الكهربائي وتجميع الخلايا.

الاستقرار الكهروكيميائي: توفر نسبة المعادن الانتقالية المتوازنة لطبقة NCM111 (1:1:1) كثافة طاقة معتدلة (حوالي 160 مللي أمبير/غرام عند 0.1 درجة مئوية) مع ثبات حراري (إطلاق الأكسجين >200 درجة مئوية).

الكفاءة البينية: يقلل الطلاء المعزول من تصفيح الليثيوم وتحلل الإلكتروليت، مما يعزز عمر الدورة.

معلومات ذات صلة

1- طرق التحضير الشائعة

تتضمن عملية تحضير رقائق الألومنيوم المطلية من جانب واحد LiNiCoMnO2 (NCM111) عملية متعددة الخطوات تدمج تركيب المواد، وصياغة الملاط، وتقنيات الطلاء الدقيقة. في البداية، يتم تصنيع مسحوق الكاثود NCM111 (LiNiCoMnO2) عن طريق الترسيب المشترك: يتم خلط المحاليل المائية لكبريتات النيكل (NiSO4-6H2O) وكبريتات الكوبالت (CoSO4-7H2O) وكبريتات المنجنيز (MnSO4-H2O) بنسبة 1:نسبة مولارية 1:1 تحت درجة حموضة مضبوطة (10-12) ودرجة حرارة مضبوطة (50-60 درجة مئوية) لترسيب سلائف هيدروكسيد (NiCoMn(OH)2). ثم تُخلط هذه السليفة مع هيدروكسيد الليثيوم (LiOH-H2O) بنسبة مولارية 1:1.05 وتُكلس عند درجة حرارة 900-950 درجة مئوية لمدة 12-15 ساعة تحت تدفق الأكسجين لتشكيل هيكل NCM111 ذي الطبقات.

لتصنيع القطب الكهربائي، يتم خلط مسحوق NCM111 مع الكربون الموصل (على سبيل المثال، سوبر P، 3-5% بالوزن) وفلوريد البولي فينيلدين (PVDF، 2-3% بالوزن) المذاب في N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) لتشكيل ملاط متجانس. يتم طلاء الملاط بشكل موحد على جانب واحد من رقائق الألومنيوم المعالجة مسبقًا (سمك 10-20 ميكرومتر، Ra <0.2 ميكرومتر) باستخدام تقنيات القوالب ذات الفتحة أو شفرة الطبيب، لتحقيق سمك طلاء يتراوح بين 50-150 ميكرومتر. يتم تجفيف الرقاقة المغلفة عند درجة حرارة 80-120 درجة مئوية لتبخير المذيبات، يليها التقويم تحت ضغط 5-10 ميجا باسكال لتعزيز كثافة القطب (≥3.2 جم/سم3) والالتصاق.

تشمل الابتكارات الرئيسية المعالجة المسبقة لسطح رقائق الألومنيوم عن طريق التنظيف بالبلازما أو الحفر الكيميائي لتحسين قابلية ترطيب الطين والترابط البيني. يمكن تطبيق التلدين الحراري بعد الطلاء (200-300 درجة مئوية) لزيادة استقرار طبقة NCM111 وتقليل الضغوطات المتبقية. تضمن تدابير مراقبة الجودة مثل مقاييس السماكة بالليزر واختبار قوة التقشير التوحيد (تفاوت سماكة الطلاء ± 2 ميكرومتر) والسلامة الميكانيكية (>1.5 نيوتن/سم قوة التصاق). يقلل التصميم أحادي الجانب من إهدار المواد ويبسط الاندماج في خطوط تجميع الخلايا، بينما يظل جانب الألومنيوم غير المطلي نقيًا لتجميع التيار ولحام الألسنة. وتوازن هذه الطريقة بين قابلية التوسع والتكلفة والأداء، مما يتيح إنتاج أقطاب كهربائية عالية الكفاءة لبطاريات الليثيوم أيون المتقدمة بكميات كبيرة.