Anodo in foglio di alluminio rivestito su un lato in LTO

Elettrodo anodico in foglio di alluminio con rivestimento monolaterale in LTO per la ricerca sulle batterie agli ioni di litio

Panoramica del prodotto e applicazioni ideali

Il titanato di litio (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) è un materiale anodico ben affermato per le batterie agli ioni di litio, apprezzato per la sua struttura a deformazione nulla (zero-strain), la lunga durata dei cicli, l'eccellente capacità ad alti regimi di carica/scarica e le caratteristiche operative intrinsecamente sicure. Il TOB-LTO-A è un elettrodo anodico in LTO pronto all'uso con rivestimento monolaterale: il materiale attivo in titanato di litio è stato rivestito su una faccia di un collettore di corrente in foglio di alluminio da 16 μm, essiccato e calandrato a una densità controllata. L'elettrodo viene fornito in fogli pretagliati di L 241 mm × P 200 mm, confezionati in 5 fogli per pacco, eliminando la necessità per gli utenti di rivestire, essiccare e calandrare i propri elettrodi LTO durante la ricerca sull'assemblaggio delle celle.

Poiché gli anodi LTO vengono abbinati a materiali catodici ad alta tensione (come NMC, LFP o LCO) in celle che richiedono un'elevata durata dei cicli e una potenza elevata, il TOB-LTO-A costituisce un blocco costruttivo pratico e a qualità controllata per la ricerca su celle a bottone, celle a tasca (pouch cell) a strato singolo e celle a tasca multistrato. L'elettrodo è progettato per l'assemblaggio in un glovebox o in un ambiente secco, ed è fornito con una frazione di massa di materiale attivo definita (93,5 %) e una formula documentata per il calcolo del materiale attivo, in modo che i ricercatori possano calcolare il carico attivo esatto per ciascuna cella di test.

Ideale per:

• Ricercatori che assemblano celle a bottone o celle a tasca a strato singolo per valutare gli anodi LTO rispetto a varie chimiche catodiche.
• Studi comparativi tra anodi LTO e anodi in grafite o silicio per applicazioni ad alto regime di carica/scarica e ad elevata durata dei cicli.
• Laboratori accademici e industriali che necessitano di un elettrodo anodico in LTO costante e a qualità controllata senza investire in apparecchiature per il rivestimento e la calandratura.
• Programmi di test delle batterie che richiedono una finestra di tensione definita (1,0–2,5 V) e una capacità specifica nota (160 mAh/g a 0,1C) per un assemblaggio riproducibile delle celle.

In caso di necessità di confermare che le dimensioni dell'elettrodo corrispondano al supporto per cella in uso, o qualora si richieda una dimensione personalizzata, contattare i nostri ingegneri dei materiali per batterie fornendo il proprio design della cella a bottone o della cella a tasca.

Collocazione dell'elettrodo anodico in LTO nella ricerca e nell'assemblaggio delle batterie

In un flusso di lavoro tipico della ricerca sulle batterie, l'elettrodo TOB-LTO-A viene utilizzato come componente anodico nell'assemblaggio di celle a bottone o celle a tasca. L'elettrodo viene fornito pronto per il taglio, la pesatura, l'essiccazione e l'assemblaggio. La sequenza di utilizzo consigliata è la seguente:

1. Taglio dell'elettrodo

Il foglio TOB-LTO-A viene tagliato nella dimensione del dischetto elettrodico richiesta per l'assemblaggio della cella a bottone. Per le celle a bottone, i diametri dei dischetti elettrodici consigliati sono 12 mm o 14 mm. Per questo passaggio si consiglia una fustellatrice manuale per dischetti elettrodici per celle a bottone (TOB-CP60). La fustellatrice produce dischetti a bordi puliti, privi di sbavature che potrebbero causare cortocircuiti interni.

Fustellatrice consigliata: Fustellatrice manuale per dischetti elettrodici per celle a bottone (TOB-CP60)

2. Pesatura dell'elettrodo

Dopo il taglio, il dischetto elettrodico viene pesato su una bilancia analitica elettronica per determinarne la massa. Questa massa viene utilizzata per calcolare il carico di materiale attivo della cella. TOB consiglia la bilancia analitica elettronica TOB-JA11033 per questo passaggio.

Bilancia consigliata: Bilancia analitica elettronica (TOB-JA11033)

Formula per il calcolo del materiale attivo: massa del materiale attivo = (massa del dischetto elettrodico (mg) − area del dischetto (cm²) × densità areale del collettore di corrente (mg/cm²)) × frazione di massa del materiale attivo

Utilizzando le specifiche del TOB-LTO-A: la densità areale del collettore di corrente è di 4,22 mg/cm² e la frazione di massa del materiale attivo è del 93,5 % (verificare la frazione di materiale attivo rispetto all'etichetta del lotto di elettrodi effettivo).

3. Essiccazione dell'elettrodo

I dischetti elettrodici tagliati devono essere essiccati in una stufa sotto vuoto a 60–80 °C per 2–4 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità adsorbita. Questo passaggio è essenziale per ottenere prestazioni costanti della cella, poiché l'umidità residua può reagire con l'elettrolito e degradare l'efficienza del primo ciclo.

Stufa consigliata: Stufa da laboratorio sotto vuoto (TOB-DZF-6050)

4. Assemblaggio della cella

L'assemblaggio della cella viene eseguito all'interno di un glovebox sotto atmosfera inerte per proteggere dall'umidità e dall'ossigeno sia l'elettrodo LTO sia il controelettrodo in litio (per le semicelle). La sequenza di assemblaggio consigliata per una semicella a bottone con un controelettrodo in litio metallico è:

Involucro negativo → Dischetto di litio → Elettrolito → Separatore → Elettrolito → Dischetto elettrodico LTO → Distanziatore → Molla → Involucro positivo

Si consigliano le seguenti attrezzature:

• Glovebox: Glovebox a postazione singola (TOB-GB-1220)
• Aggraffatrice per celle a bottone: Aggraffatrice idraulica manuale per celle a bottone (TOB-MR-120)

5. Test della batteria

La cella assemblata viene testata su un sistema di test per batterie. La corrente viene calcolata a partire dalla massa del materiale attivo e dalla capacità specifica nominale. Il calcolo è:

Corrente a 0,1C = 1C × 0,1

dove corrente a 1C (mA) = massa del materiale attivo (mg) × 0,001 × capacità specifica nominale (mAh/g)

Utilizzando una capacità specifica nominale di 160 mAh/g, una corrente a 0,1C per un carico di materiale attivo di 5 mg sarebbe 5 × 0,001 × 160 × 0,1 = 0,08 mA. L'intervallo di tensione deve essere impostato su 1,0–2,5 V in base alle specifiche dell'elettrodo.

Strumento di test consigliato: Tester per celle a bottone a 8 canali a tre intervalli (TOB-CT-4008-5V10mA-164)

Specifiche tecniche

Confezione: 5 fogli per confezione

Note:

1. La frazione di massa del materiale attivo dell'elettrodo è soggetta all'etichetta sul prodotto effettivo. La formula di calcolo del materiale attivo è fornita nella sezione di utilizzo sopra.
2. Dopo aver aperto la confezione dell'elettrodo, sigillare e conservare correttamente i fogli rimanenti. I fogli dell'elettrodo possono essere conservati in una glovebox o in un forno a 60 °C.

Nome del materiale: Elettrodo negativo rivestito su un solo lato — foglio di alluminio rivestito con titanato di litio (LTO), elettrodo su un solo lato

Applicazione: Materiale per anodo di batterie agli ioni di litio

Caratteristiche ingegneristiche chiave di TOB-LTO-A

• Elettrodo rivestito su un solo lato pronto all'uso - Il TOB-LTO-A elimina la necessità di preparazione dello slurry, rivestimento, essiccazione e calandratura nel laboratorio di ricerca. L'elettrodo viene fornito sotto forma di fogli pre-tagliati con una densità areica di rivestimento definita (12 ± 0,2 mg/cm²) e una densità compattata (1,6 ± 0,1 g/cm³), fornendo un anodo coerente e di qualità controllata per l'assemblaggio delle celle.
• Materiale attivo LTO a deformazione zero - Il titanato di litio subisce una variazione di volume trascurabile durante l'intercalazione e la de-intercalazione del litio, che è alla base della sua eccezionale durata del ciclo e stabilità strutturale. Se combinato con un catodo adatto, le celle basate su LTO possono fornire centinaia di migliaia di cicli con una minima perdita di capacità.
• Capacità specifica definita (160 mAh/g a 0,1C) - La capacità specifica specificata fornisce una base affidabile per il calcolo della corrente di prova durante il ciclaggio della cella. Utilizzando la formula fornita, i ricercatori possono calcolare l'esatta corrente 0,1C, 0,5C o 1C per il loro specifico carico dell'elettrodo, consentendo condizioni di prova riproducibili tra celle e lotti.
• Finestra di tensione controllata (1,0–2,5 V) - L'elettrodo è classificato per una finestra di tensione di 1,0–2,5 V, che è l'intervallo operativo tipico per anodi LTO accoppiati con catodi ad alta tensione. Il plateau di tensione piatto dell'LTO (~1,55 V vs. Li⁺/Li) fornisce un potenziale operativo stabile intrinsecamente sicuro contro la placcatura di litio.
• Collettore di corrente in foglio di alluminio (16 μm) - A differenza degli anodi in grafite che richiedono un foglio di rame, l'LTO opera a un potenziale più elevato e può utilizzare un leggero foglio di alluminio come collettore di corrente. Il foglio di alluminio da 16 μm fornisce una buona conducibilità e riduce il peso inattivo dell'elettrodo, contribuendo a una maggiore densità energetica gravimetrica.
• Elevata frazione di massa del materiale attivo (93,5 %) - L'elevato contenuto di materiale attivo rispetto al legante e agli additivi conduttivi garantisce che le prestazioni dell'elettrodo misurate riflettano fedelmente le proprietà intrinseche del materiale LTO, il che è importante per la valutazione del materiale e gli studi comparativi.

Stoccaggio e manipolazione consigliati

• Stoccaggio: Conservare i fogli di elettrodi nella confezione originale sigillata in un ambiente asciutto. Dopo l'apertura, conservare i fogli rimanenti in una glovebox o in un forno a 60 °C come specificato dal produttore, per prevenire l'adsorbimento di umidità.
• Manipolazione: Maneggiare i fogli di elettrodi con pinzette pulite o guanti privi di polvere. Evitare di toccare la superficie rivestita, poiché gli oli della pelle e l'umidità possono introdurre contaminazioni che influiscono sull'efficienza del primo ciclo della cella.
• Essiccazione pre-assemblaggio: Essiccare i dischi di elettrodi tagliati a 60–80 °C per 2–4 ore sotto vuoto immediatamente prima dell'assemblaggio della cella, come descritto nella sequenza di utilizzo.
• Taglio: Per l'assemblaggio di celle a bottone, tagliare l'elettrodo in dischi da 12 mm o 14 mm di diametro utilizzando un taglia-dischi manuale. Per le celle a sacchetto (pouch cells), l'elettrodo può essere tagliato alle dimensioni rettangolari richieste con un taglierino di precisione.

FAQ tecniche

Q1: Perché viene utilizzato un foglio di alluminio come collettore di corrente per l'anodo LTO invece di un foglio di rame?

L'LTO opera a un potenziale più elevato (~1,55 V vs. Li⁺/Li) rispetto alla grafite, il che significa che l'alluminio non si corrode né si lega con il litio al potenziale operativo dell'anodo. Ciò consente al foglio di alluminio, più leggero ed economico, di sostituire il foglio di rame, riducendo il peso inattivo e il costo dell'elettrodo. Questo è uno dei vantaggi chiave dell'LTO rispetto agli anodi in grafite.

Q2: Qual è la formula di calcolo del materiale attivo e come la utilizzo?

La formula è: Massa del materiale attivo = (massa del disco dell'elettrodo (mg) − area del disco (cm²) × densità areica del collettore di corrente (mg/cm²)) × frazione di massa del materiale attivo

Ad esempio, per un disco da 14 mm di diametro (area = 1,54 cm²) del peso di 25 mg, utilizzando i valori TOB-LTO-A (densità areica del collettore di corrente 4,22 mg/cm², frazione di materiale attivo 93,5 %):

• Massa del foglio = 1,54 × 4,22 = 6,5 mg
• Massa del rivestimento = 25 − 6,5 = 18,5 mg
• Massa del materiale attivo = 18,5 × 0,935 = 17,3 mg

Questa massa di materiale attivo viene quindi utilizzata per calcolare la corrente di test.

Q3: Qual è la sequenza di assemblaggio consigliata per una mezza cella LTO a bottone?

La sequenza consigliata è: Fondello negativo → Disco di litio → Elettrolita → Separatore → Elettrolita → Disco di elettrodo LTO → Distanziale → Molla → Fondello positivo. L'elettrodo LTO è l'elettrodo lato positivo in questa configurazione (testato contro il litio metallico) e la cella viene crimpata utilizzando una crimpatrice manuale idraulica per celle a bottone.

Q4: Come dovrei calcolare la corrente di test per il ciclaggio della cella assemblata?

La corrente di test viene calcolata dalla massa del materiale attivo e dalla capacità specifica nominale (160 mAh/g): Corrente 1C (mA) = massa del materiale attivo (mg) × 0,001 × 160 (mAh/g) Corrente 0,1C = corrente 1C × 0,1

Ad esempio, per una massa di materiale attivo di 17,3 mg: corrente 1C = 17,3 × 0,001 × 160 = 2,77 mA; corrente 0,1C = 0,277 mA. Impostare l'intervallo di tensione su 1,0–2,5 V.

Q5: Come devono essere conservati i fogli di elettrodi rimanenti dopo l'apertura della confezione?

Secondo le istruzioni del produttore, i fogli di elettrodi devono essere sigillati e conservati in una glovebox o in un forno a 60 °C dopo l'apertura della confezione. Ciò impedisce l'adsorbimento di umidità sul rivestimento LTO, che aumenterebbe l'umidità residua della cella e influirebbe sull'efficienza di formazione.

Pronto ad assemblare mezze celle o celle complete LTO riproducibili con un anodo pre-rivestito e sottoposto a controllo qualità? Richiedi un preventivo per TOB-LTO-A o contatta i nostri ingegneri dei materiali per batterie per una guida sull'accoppiamento dell'elettrolita, la compatibilità dei dispositivi per celle e il calcolo della corrente di test.

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