NMC811、単結晶と多結晶どちらが性能がよいのか？

研究論文Different mechanical and electrochemical behavior between the two major Ni-rich cathode materials in Li-Ion batteriesでは、単結晶と多結晶のNMC811の耐久性の比較を行っています。本研究の著者は中国で電池大手のCATLと、中国の大学の両方の肩書を持っており、より実際の開発に近い研究である可能性があります。

初期放電容量 C-rate単結晶多結晶放電容量（0.2C）161.46（mAh/g）166.30（mAh/g）放電容量（0.5C）155.66（mAh/g）159.38（mAh/g）

初期放電容量においては、多結晶NMC正極材料が単結晶材料よりも優れています。具体的に、低～中レート（0.1–2C）での放電実験では、多結晶NCM材料の方が単結晶NCM材料に比べて高い放電容量を示しています。

急速充電性能 C-rate単結晶多結晶放電容量（0.2C）161.46（mAh/g）166.30（mAh/g）放電容量（0.5C）155.66（mAh/g）159.38（mAh/g）放電容量（5C）101.38（mAh/g）85.79（mAh/g）サイクル性能は単結晶が良い機械的耐久性コスト

単結晶と多結晶とは？

単結晶（Monocrystalline）多結晶（Polycrystalline）構造イメージ粒子形状不規則球形または楕円形製造コスト高（緻密な制御が必要）低粒子サイズ約2μm二次粒子：約10μm機械的特性内部ストレスが容易に放出され、機械的クラックが効果的に回避されるセル運用中に粒子の割れが発生しやすい副反応高い比表面積による電極/電解質界面での副反応が深刻単結晶に比べ副反応は少ない

テスラ内製電池の正極の場合

テスラの4680セルは、中央の9-10μmの集電箔の両側に正極活物質が85μmほど塗工されている（Tesla 4680 Teardown: Specs Revealed! (Part 2)より）

どうやって作り分ける？

単結晶（M-NCM）製造多結晶（S-NCM）製造pH調整pHを11.7～11.9に設定pHを11～11.2に設定アンモニア濃度5.5～6.5 g/L7.5～8.5 g/L前駆体の粒子サイズ約3-4 μmの単結晶前駆体約10 μmの準球形二次粒子の前駆体熱処理条件リチウム炭酸塩とのモル比Li/M=1.06、950 °Cで12時間焼成リチウム炭酸塩とのモル比Li/M=1.04、925 °Cで焼成

まとめ

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