LTO-einseitig beschichtete Aluminiumfolien-Anode

Einseitig beschichtete LTO-Aluminiumfolien-Anodenelektrode für die Lithium-Ionen-Batterieforschung

Produktübersicht und ideale Anwendungen

Lithiumtitanat (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) ist ein bewährtes Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien, das für seine Null-Dehnungs-Struktur, lange Zyklenlebensdauer, exzellente Ratenfähigkeit und inhärent sicheren Betriebseigenschaften geschätzt wird. Die TOB-LTO-A ist eine gebrauchsfertige, einseitig beschichtete LTO-Anodenelektrode: Lithiumtitanat-Aktivmaterial wurde auf eine Seite eines 16 μm Aluminiumfolien-Stromabnehmers aufgetragen, getrocknet und auf eine kontrollierte Dichte kalandriert. Die Elektrode wird als vorgeschnittene Bögen von L 241 mm × B 200 mm geliefert, verpackt zu 5 Bögen pro Packung, wodurch für Anwender das Beschichten, Trocknen und Kalandrieren eigener LTO-Elektroden während der Zellmontageforschung entfällt.

Da LTO-Anoden in Zellen, die eine lange Zyklenlebensdauer und hohe Leistung erfordern, mit Hochvolt-Kathodenmaterialien (wie NMC, LFP oder LCO) kombiniert werden, ist die TOB-LTO-A ein praktischer, qualitätsgeprüfter Baustein für die Forschung an Knopfzellen, einlagigen Pouch-Zellen und mehrlagigen Pouch-Zellen. Die Elektrode ist für die Montage in einer Glovebox oder einer trockenen Umgebung konzipiert und wird mit einem definierten Aktivmaterial-Massenanteil (93,5 %) sowie einer dokumentierten Berechnungsformel für das Aktivmaterial geliefert, sodass Forscher die exakte Aktivmaterialbeladung für jede Testzelle berechnen können.

Ideal für:

• Forscher, die Knopfzellen oder einlagige Pouch-Zellen montieren, um LTO-Anoden gegen verschiedene Kathodenchemie-Typen zu evaluieren.
• Vergleichende Studien zwischen LTO-Anoden und Graphit- oder Siliziumanoden für Anwendungen mit hoher Rate und langer Zyklenlebensdauer.
• Akademische und industrielle Labore, die eine konsistente, qualitätsgeprüfte LTO-Anodenelektrode benötigen, ohne in Beschichtungs- und Kalandrieranlagen zu investieren.
• Batterietestprogramme, die ein definiertes Spannungsfenster (1,0–2,5 V) und eine bekannte spezifische Kapazität (160 mAh/g bei 0,1C) für eine reproduzierbare Zellmontage erfordern.

Müssen Sie bestätigen, dass die Elektrodenabmessungen zu Ihrer Zellvorrichtung passen, oder benötigen Sie eine Sondergröße? Kontaktieren Sie unsere Ingenieure für Batteriematerialien mit Ihrem Knopfzellen- oder Pouch-Zell-Design.

Wo die LTO-Anodenelektrode in der Batterieforschung und -montage ihren Platz findet

In einem typischen Batterieforschungs-Workflow wird die TOB-LTO-A Elektrode als Anodenkomponente bei der Montage von Knopf- oder Pouch-Zellen verwendet. Die Elektrode wird bereit zum Schneiden, Wiegen, Trocknen und Montieren geliefert. Die empfohlene Verwendungsreihenfolge ist wie folgt:

1. Elektrodenschneiden

Der TOB-LTO-A Bogen wird auf die erforderliche Elektrodenscheibengröße für die Knopfzellenmontage zugeschnitten. Für Knopfzellen werden Elektrodenscheibendurchmesser von 12 mm oder 14 mm empfohlen. Eine manuelle Knopfzellen-Elektrodenscheiben-Schneidemaschine (TOB-CP60) wird für diesen Schritt empfohlen. Die Schneidemaschine erzeugt sauberkantige Scheiben ohne Grate, die interne Kurzschlüsse verursachen könnten.

Empfohlener Schneider: Manuelle Knopfzellen-Elektrodenscheiben-Schneidemaschine (TOB-CP60)

2. Elektrodenwiegen

Nach dem Schneiden wird die Elektrodenscheibe auf einer elektronischen Analysenwaage gewogen, um ihre Masse zu bestimmen. Diese Masse wird verwendet, um die Aktivmaterialbeladung der Zelle zu berechnen. TOB empfiehlt die elektronische Analysenwaage TOB-JA11033 für diesen Schritt.

Empfohlene Waage: Elektronische Analysenwaage (TOB-JA11033)

Berechnungsformel für Aktivmaterial: Aktivmaterialmasse = (Elektrodenscheibenmasse (mg) − Scheibenfläche (cm²) × Flächengewicht des Stromabnehmers (mg/cm²)) × Aktivmaterial-Massenanteil

Unter Verwendung der TOB-LTO-A Spezifikationen: Das Flächengewicht des Stromabnehmers beträgt 4,22 mg/cm² und der Aktivmaterial-Massenanteil beträgt 93,5 % (überprüfen Sie den Aktivmaterialanteil anhand des Etiketts der tatsächlichen Elektrodencharge).

3. Elektrodenbacken

Die zugeschnittenen Elektrodenscheiben sollten vor der Montage 2–4 Stunden lang bei 60–80 °C in einem Vakuumofen gebacken werden, um adsorbierte Feuchtigkeit zu entfernen. Dieser Schritt ist für eine konsistente Zellleistung unerlässlich, da Restfeuchtigkeit mit dem Elektrolyten reagieren und die Effizienz des ersten Zyklus verschlechtern kann.

Empfohlener Ofen: Vakuum-Laborofen (TOB-DZF-6050)

4. Zellmontage

Die Zellmontage erfolgt in einer Glovebox unter Schutzgasatmosphäre, um sowohl die LTO-Elektrode als auch die Lithium-Gegenelektrode (für Halbzellen) vor Feuchtigkeit und Sauerstoff zu schützen. Die empfohlene Montagereihenfolge für eine Knopfzellen-Halbzelle mit einer Lithiummetall-Gegenelektrode ist:

Negatives Gehäuse → Lithiumscheibe → Elektrolyt → Separator → Elektrolyt → LTO-Elektrodenscheibe → Distanzstück → Feder → Positives Gehäuse

Die folgende Ausrüstung wird empfohlen:

• Glovebox: Einzel-Arbeitsplatz-Glovebox (TOB-GB-1220)
• Knopfzellen-Crimper: Hydraulischer manueller Knopfzellen-Crimper (TOB-MR-120)

5. Batterietesten

Die montierte Zelle wird auf einem Batterietestsystem getestet. Der Strom wird aus der Aktivmaterialmasse und der nominalen spezifischen Kapazität berechnet. Die Berechnung lautet:

0,1C Strom = 1C × 0,1

wobei 1C Strom (mA) = Aktivmaterialmasse (mg) × 0,001 × nominale spezifische Kapazität (mAh/g)

Unter Verwendung einer nominalen spezifischen Kapazität von 160 mAh/g würde ein 0,1C Strom für eine 5 mg Aktivmaterialbeladung 5 × 0,001 × 160 × 0,1 = 0,08 mA betragen. Der Spannungsbereich sollte gemäß der Elektrodenspezifikation auf 1,0–2,5 V eingestellt werden.

Empfohlenes Testgerät: 8-Kanal-Knopfzellentester mit drei Messbereichen (TOB-CT-4008-5V10mA-164)

Technische Spezifikationen

Verpackung: 5 Bögen pro Packung

Hinweise:

1. Der Massenanteil des Aktivmaterials der Elektrode unterliegt der Kennzeichnung auf dem tatsächlichen Produkt. Die Berechnungsformel für das Aktivmaterial finden Sie im obigen Abschnitt zur Verwendung.
2. Nach dem Öffnen der Elektrodenverpackung die verbleibenden Bögen ordnungsgemäß versiegeln und lagern. Die Elektrodenbögen können in einer Glovebox oder in einem 60 °C warmen Ofen gelagert werden.

Materialname: Negative Elektrode einseitig beschichtet — mit Lithiumtitanat (LTO) beschichtete Aluminiumfolie, einseitige Elektrode

Anwendung: Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien

Wichtige technische Eigenschaften von TOB-LTO-A

• Gebrauchsfertige einseitig beschichtete Elektrode - Die TOB-LTO-A macht die Schlammaufbereitung, Beschichtung, Trocknung und Kalandrierung im Forschungslabor überflüssig. Die Elektrode wird als vorgeschnittene Bögen mit einer definierten Flächenbeschichtungsdichte (12 ± 0,2 mg/cm²) und kompaktierter Dichte (1,6 ± 0,1 g/cm³) geliefert und bietet eine konsistente, qualitätsgeprüfte Anode für den Zellzusammenbau.
• Dehnungsfreies LTO-Aktivmaterial - Lithiumtitanat weist während der Lithium-Interkalation und De-Interkalation eine vernachlässigbare Volumenänderung auf, was die Grundlage für seine außergewöhnliche Zyklenlebensdauer und strukturelle Stabilität bildet. In Kombination mit einer geeigneten Kathode können LTO-basierte Zellen Hunderttausende von Zyklen mit minimalem Kapazitätsverlust liefern.
• Definierte spezifische Kapazität (160 mAh/g bei 0,1C) - Die angegebene spezifische Kapazität bietet eine zuverlässige Grundlage für die Berechnung des Teststroms während der Zellzyklisierung. Mithilfe der bereitgestellten Formel können Forscher den exakten 0,1C-, 0,5C- oder 1C-Strom für ihre spezifische Elektrodenbeladung berechnen, was reproduzierbare Testbedingungen über Zellen und Chargen hinweg ermöglicht.
• Kontrolliertes Spannungsfenster (1,0–2,5 V) – Die Elektrode ist für ein Spannungsfenster von 1,0–2,5 V ausgelegt, was dem typischen Betriebsbereich für LTO-Anoden in Kombination mit Hochspannungskathoden entspricht. Das flache LTO-Spannungsplateau (~1,55 V vs. Li⁺/Li) bietet ein stabiles Betriebspotenzial, das von Natur aus sicher gegen Lithium-Plating ist.
• Aluminiumfolien-Stromsammler (16 μm) – Im Gegensatz zu Graphitanoden, die Kupferfolie erfordern, arbeitet LTO bei einem höheren Potenzial und kann leichte Aluminiumfolie als Stromsammler verwenden. Die 16 μm dicke Aluminiumfolie bietet eine gute Leitfähigkeit und reduziert das inaktive Gewicht der Elektrode, was zu einer höheren gravimetrischen Energiedichte beiträgt.
• Hoher Massenanteil an Aktivmaterial (93,5 %) – Der hohe Gehalt an Aktivmaterial im Verhältnis zu Bindemittel und leitfähigen Additiven stellt sicher, dass die gemessene Elektrodenleistung die intrinsischen Eigenschaften des LTO-Materials genau widerspiegelt, was für Materialbewertungen und Vergleichsstudien wichtig ist.

Empfohlene Lagerung und Handhabung

• Lagerung: Bewahren Sie die Elektrodenbögen in der versiegelten Originalverpackung in einer trockenen Umgebung auf. Lagern Sie die verbleibenden Bögen nach dem Öffnen in einer Glovebox oder in einem 60 °C warmen Ofen, wie vom Hersteller angegeben, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.
• Handhabung: Handhaben Sie die Elektrodenbögen mit einer sauberen Pinzette oder puderfreien Handschuhen. Vermeiden Sie es, die beschichtete Oberfläche zu berühren, da Hautfette und Feuchtigkeit Verunreinigungen einbringen können, die die Effizienz des ersten Zyklus der Zelle beeinträchtigen.
• Backen vor dem Zusammenbau: Backen Sie die zugeschnittenen Elektroden-Discs unmittelbar vor dem Zellzusammenbau für 2–4 Stunden bei 60–80 °C unter Vakuum, wie in der Verwendungssequenz beschrieben.
• Zuschneiden: Für den Zusammenbau von Knopfzellen schneiden Sie die Elektrode mit einem manuellen Disc-Cutter in Discs mit 12 mm oder 14 mm Durchmesser. Für Pouch-Zellen kann die Elektrode mit einem Präzisionsschneider auf die erforderlichen rechteckigen Maße zugeschnitten werden.

Technische FAQ

F1: Warum wird Aluminiumfolie als Stromsammler für die LTO-Anode anstelle von Kupferfolie verwendet?

LTO arbeitet bei einem höheren Potenzial (~1,55 V vs. Li⁺/Li) als Graphit, was bedeutet, dass Aluminium beim Betriebspotenzial der Anode nicht korrodiert oder mit Lithium legiert. Dies ermöglicht es, die leichtere und kostengünstigere Aluminiumfolie anstelle von Kupferfolie zu verwenden, wodurch das inaktive Gewicht und die Kosten der Elektrode reduziert werden. Dies ist einer der Hauptvorteile von LTO gegenüber Graphitanoden.

F2: Wie lautet die Berechnungsformel für das Aktivmaterial und wie verwende ich sie?

Die Formel lautet: Masse des Aktivmaterials = (Masse der Elektroden-Disc (mg) − Disc-Fläche (cm²) × Flächengewicht des Stromsammlers (mg/cm²)) × Massenanteil des Aktivmaterials

Zum Beispiel für eine Disc mit 14 mm Durchmesser (Fläche = 1,54 cm²) und einem Gewicht von 25 mg unter Verwendung der TOB-LTO-A-Werte (Flächengewicht des Stromsammlers 4,22 mg/cm², Massenanteil des Aktivmaterials 93,5 %):

• Folienmasse = 1,54 × 4,22 = 6,5 mg
• Beschichtungsmasse = 25 − 6,5 = 18,5 mg
• Masse des Aktivmaterials = 18,5 × 0,935 = 17,3 mg

Diese Masse des Aktivmaterials wird dann zur Berechnung des Teststroms verwendet.

F3: Was ist die empfohlene Reihenfolge für den Zusammenbau einer LTO-Halbzelle als Knopfzelle?

Die empfohlene Reihenfolge ist: Negatives Gehäuse → Lithium-Disc → Elektrolyt → Separator → Elektrolyt → LTO-Elektroden-Disc → Distanzstück → Feder → Positives Gehäuse. Die LTO-Elektrode ist in dieser Konfiguration die positive Elektrode (getestet gegen Lithiummetall), und die Zelle wird mit einem hydraulischen manuellen Knopfzellen-Crimper vercrimpt.

F4: Wie sollte ich den Teststrom für das Zyklieren der zusammengebauten Zelle berechnen?

Der Teststrom wird aus der Masse des Aktivmaterials und der nominalen spezifischen Kapazität (160 mAh/g) berechnet: 1C-Strom (mA) = Masse des Aktivmaterials (mg) × 0,001 × 160 (mAh/g); 0,1C-Strom = 1C-Strom × 0,1

Zum Beispiel bei einer Masse des Aktivmaterials von 17,3 mg: 1C-Strom = 17,3 × 0,001 × 160 = 2,77 mA; 0,1C-Strom = 0,277 mA. Stellen Sie den Spannungsbereich auf 1,0–2,5 V ein.

F5: Wie sollten die verbleibenden Elektrodenbögen gelagert werden, nachdem die Verpackung geöffnet wurde?

Gemäß den Anweisungen des Herstellers sollten die Elektrodenbögen nach dem Öffnen der Verpackung versiegelt und in einer Glovebox oder in einem 60 °C warmen Ofen gelagert werden. Dies verhindert die Feuchtigkeitsaufnahme auf der LTO-Beschichtung, was die Restfeuchtigkeit der Zelle erhöhen und die Formierungseffizienz beeinträchtigen würde.

Sind Sie bereit, reproduzierbare LTO-Halbzellen oder Vollzellen mit einer vorbeschichteten, qualitätsgeprüften Anodenelektrode zusammenzubauen? Fordern Sie ein Angebot für TOB-LTO-A an oder kontaktieren Sie unsere Batteriematerial-Ingenieure für eine Beratung zur Elektrolytpaarung, Kompatibilität der Zellvorrichtungen und Berechnung des Teststroms.

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