NMC532 (น.ม.523) เป็นวัสดุแบตเตอรี่ขั้นสูงที่ควบคุมอัตราส่วนของนิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ได้อย่างแม่นยำที่ 5:2:3 ออกแบบมาเพื่อรักษาสมดุลระหว่างความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งาน ความปลอดภัย และต้นทุน ปัจจุบัน NMC523 เป็นหนึ่งในวัสดุสามประเภทที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายและมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากที่สุดในตลาด
1. โครงสร้างและหลักการทำงานของNMC532
NMC532 มีโครงสร้างแบบ α-นาเฟอโอ₂ แบบหลายชั้น ในโครงสร้างนี้:
ไอออนลิเธียมจะอยู่ระหว่างชั้น
ไอออนของนิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ รวมกับไอออนของออกซิเจน ก่อให้เกิดโครงสร้างเป็นชั้น
ในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ ไอออนลิเธียมจะถูกดึงออกมาจากชั้นกลาง ผ่านอิเล็กโทรไลต์ และแทรกเข้าไปในขั้วบวก (โดยทั่วไปคือกราไฟต์) ในระหว่างการคายประจุ กระบวนการนี้จะย้อนกลับ นิกเกิลและโคบอลต์จะมีการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันในกระบวนการนี้ โดยทำหน้าที่เป็นสารออกฤทธิ์ทางเคมีไฟฟ้าหลักที่มีหน้าที่สร้างความจุและสภาพนำไฟฟ้า
2. คุณสมบัติหลักและข้อดี
น.ม.523 ได้รับความนิยมเนื่องจากสามารถสร้างสมดุลที่ยอดเยี่ยมในตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักหลายประการ:
ความหนาแน่นของพลังงานสูง: ด้วยปริมาณนิกเกิล 50% จึงมีความจุแบบกลับได้สูง (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 155-165 มห.ม./g) ทำให้แบตเตอรี่สามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้น
อายุการใช้งานยาวนาน: แมงกานีส (มิน) ช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างผลึกของวัสดุ ขณะที่โคบอลต์ (บริษัท) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าและอัตราเร่งของวัสดุ การทำงานร่วมกันของทั้งสามคุณสมบัตินี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่จะยังคงความจุสูงแม้หลังจากการชาร์จและคายประจุหลายครั้ง
ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น: เมื่อเปรียบเทียบกับ เอ็นซีเอ็ม ที่มีปริมาณนิกเกิลสูงกว่า (เช่น น.ม.811) น.ม.523 จะแสดงปฏิกิริยาที่ต่ำกว่า มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีกว่า และมีเสถียรภาพทางโครงสร้างที่ดีขึ้น จึงช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดการหนีความร้อน
ประสิทธิภาพอัตราที่ยอดเยี่ยม: รองรับกระแสไฟในการชาร์จและการปล่อยประจุสูงเพื่อตอบสนองความต้องการในการชาร์จอย่างรวดเร็ว
ความคุ้มทุน: เมื่อเปรียบเทียบกับ น.ม.111 หรือ น.ม.622 ที่มีปริมาณโคบอลต์สูงกว่า รวมถึง น.ม.811 ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแต่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ซับซ้อนและข้อกำหนดการผลิตที่เข้มงวด น.ม.523 สามารถสร้างสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างต้นทุนวัสดุและกระบวนการผลิต ส่งผลให้มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูง
3. พื้นที่การใช้งานทั่วไป
วัสดุนี้ใช้เป็นหลักในสาขาที่ต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูงและอายุการใช้งานยาวนาน รวมถึง:
ยานยนต์ไฟฟ้า: วัสดุแคโทดที่นิยมใช้สำหรับแบตเตอรี่ไฟฟ้าของรถยนต์ไฟฟ้ากระแสหลักหลายรุ่น
จักรยานไฟฟ้า/มอเตอร์ไซค์: มอบความคงทนยาวนานและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้
ระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ เช่น การกักเก็บพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าและการกักเก็บพลังงานที่บ้าน มีข้อกำหนดเรื่องอายุการใช้งานและความปลอดภัยที่สูงมาก
สินค้าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคระดับไฮเอนด์ เช่น แล็ปท็อป โดรน และเครื่องมือไฟฟ้าระดับพรีเมียม
การผลิตและความท้าทายของ NMC532
กระบวนการสังเคราะห์: สารตั้งต้น (นี ₀) ส่วนใหญ่เตรียมโดยวิธีการตกตะกอนร่วม ₅มิน₀. ₃บริษัท₀. ₂) (โอ้) ₂ จากนั้นนำไปผ่านการเผาผนึกสถานะของแข็งที่อุณหภูมิสูงด้วยเกลือลิเธียม (เช่น หลี่ ₂ ซีโอ ∝ หรือ ลิเธียมไอออน)
4. ความท้าทายทางเทคนิค:
การกระจายตัวของธาตุอย่างสม่ำเสมอ: การทำให้แน่ใจว่ามีการผสมนิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์อย่างสม่ำเสมอในระดับอะตอมในวัสดุถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากการแยกตัวใดๆ ก็ตามอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพในพื้นที่ลดลงได้
การปรับเปลี่ยนพื้นผิว: เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น อนุภาค NMC532 มักได้รับการเคลือบพื้นผิว (เช่น อัล ₂ O ∝, ซีอาร์โอ ₂) เพื่อยับยั้งปฏิกิริยาข้างเคียงและการชะล้างของโลหะทรานซิชัน
ควบคุมการผสมของไอออนบวก: ด้วยการควบคุมอุณหภูมิและบรรยากาศในการเผาอย่างแม่นยำ จึงทำให้ประสิทธิภาพของโคบอลต์คงตัวสูงสุด และการผสมของนิกเกิลก็ถูกระงับ
5. ตำแหน่งของ NMC532 ในแผนงานเทคโนโลยี เอ็นเอ็มซี
เส้นทางการพัฒนาของวัสดุแคโทด เอ็นเอ็มซี ชัดเจนมาก: เพิ่มปริมาณนิกเกิลอย่างต่อเนื่องและลดปริมาณโคบอลต์
เส้นทางวิวัฒนาการ:
น.ม.ค.111 (1:1:1) → NMC332 (5:3:2) → NMC622 (6:2:2) → เอ็นเอ็มซี811 (8:1:1) → เอ็นซีเอ็มเอ (นิกเกิล โคบอลต์ แมงกานีส อะลูมิเนียม นิกเกิล 90%)
ในเส้นทางนี้ NMC532 ถือเป็นจุดเปลี่ยนผ่านและจุดสมดุลที่สำคัญ ประสบความสำเร็จในการยกระดับความหนาแน่นของพลังงานขึ้นสู่ระดับใหม่ ขณะเดียวกันก็ยังคงความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ วางรากฐานทางเทคโนโลยีและตลาดสำหรับวิวัฒนาการสู่สูตรผสมนิกเกิลที่สูงขึ้น
