Anode en feuille d'aluminium revêtue sur une face LTO

Électrode d'anode en feuille d'aluminium revêtue sur une face LTO pour la recherche sur les batteries lithium-ion

Présentation du produit et applications idéales

Le titanate de lithium (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) est un matériau d'anode bien établi pour les batteries lithium-ion, apprécié pour sa structure « zéro contrainte », sa longue durée de vie, son excellente capacité de débit et ses caractéristiques de fonctionnement intrinsèquement sûres. La TOB-LTO-A est une électrode d'anode LTO revêtue sur une face, prête à l'emploi : le matériau actif en titanate de lithium a été déposé sur une face d'un collecteur de courant en feuille d'aluminium de 16 μm, séché et calandré à une densité contrôlée. L'électrode est fournie sous forme de feuilles prédécoupées de L 241 mm × l 200 mm, conditionnées par paquets de 5 feuilles, ce qui évite aux utilisateurs d'avoir à revêtir, sécher et calandrer leurs propres électrodes LTO lors de la recherche sur l'assemblage de cellules.

Comme les anodes LTO sont associées à des matériaux de cathode haute tension (tels que NMC, LFP ou LCO) dans des cellules nécessitant une longue durée de vie et une puissance élevée, la TOB-LTO-A constitue un bloc de construction pratique et contrôlé en qualité pour la recherche sur les piles boutons, les cellules poche monocouches et multicouches. L'électrode est conçue pour être assemblée dans une boîte à gants ou un environnement sec, et elle est fournie avec une fraction massique de matériau actif définie (93,5 %) et une formule de calcul du matériau actif documentée afin que les chercheurs puissent calculer la charge active exacte pour chaque cellule de test.

Idéal pour :

• Les chercheurs assemblant des piles boutons ou des cellules poche monocouches pour évaluer les anodes LTO par rapport à diverses chimies de cathode.
• Les études comparatives entre les anodes LTO et les anodes en graphite ou en silicium pour des applications à haut débit et à longue durée de vie.
• Les laboratoires universitaires et industriels qui ont besoin d'une électrode d'anode LTO cohérente et contrôlée en qualité sans investir dans des équipements de revêtement et de calandrage.
• Les programmes de test de batteries qui nécessitent une fenêtre de tension définie (1,0–2,5 V) et une capacité spécifique connue (160 mAh/g à 0,1C) pour un assemblage de cellules reproductible.

Besoin de confirmer que les dimensions de l'électrode correspondent à votre support de cellule, ou besoin d'une taille personnalisée ? Contactez nos ingénieurs en matériaux de batterie avec votre conception de pile bouton ou de cellule poche.

Où l'électrode d'anode LTO s'intègre dans la recherche et l'assemblage de batteries

Dans un flux de travail de recherche sur les batteries typique, l'électrode TOB-LTO-A est utilisée comme composant d'anode dans l'assemblage de piles boutons ou de cellules poche. L'électrode est fournie prête pour la découpe, la pesée, le séchage et l'assemblage. La séquence d'utilisation recommandée est la suivante :

1. Découpe de l'électrode

La feuille TOB-LTO-A est découpée à la taille de disque d'électrode requise pour l'assemblage de piles boutons. Pour les piles boutons, les diamètres de disque d'électrode recommandés sont de 12 mm ou 14 mm. Une machine manuelle de découpe de disques d'électrode pour piles boutons (TOB-CP60) est recommandée pour cette étape. La machine de découpe produit des disques aux bords nets sans bavures qui pourraient provoquer des courts-circuits internes.

Découpeuse recommandée :Machine manuelle de découpe de disques d'électrode pour piles boutons (TOB-CP60)

2. Pesée de l'électrode

Après la découpe, le disque d'électrode est pesé sur une balance analytique électronique pour déterminer sa masse. Cette masse est utilisée pour calculer la charge de matériau actif de la cellule. TOB recommande la balance analytique électronique TOB-JA11033 pour cette étape.

Balance recommandée :Balance analytique électronique (TOB-JA11033)

Formule de calcul du matériau actif : Masse du matériau actif = (masse du disque d'électrode (mg) − surface du disque (cm²) × densité surfacique du collecteur de courant (mg/cm²)) × fraction massique du matériau actif

En utilisant les spécifications de la TOB-LTO-A : la densité surfacique du collecteur de courant est de 4,22 mg/cm², et la fraction massique du matériau actif est de 93,5 % (vérifiez la fraction de matériau actif sur l'étiquette du lot d'électrodes réel).

3. Cuisson de l'électrode

Les disques d'électrode découpés doivent être cuits dans une étuve à vide à 60–80 °C pendant 2–4 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité adsorbée. Cette étape est essentielle pour une performance constante de la cellule, car l'humidité résiduelle peut réagir avec l'électrolyte et dégrader l'efficacité du premier cycle.

Étuve recommandée :Étuve de laboratoire sous vide (TOB-DZF-6050)

4. Assemblage de la cellule

L'assemblage de la cellule est effectué à l'intérieur d'une boîte à gants sous atmosphère inerte pour protéger à la fois l'électrode LTO et l'électrode de contre-électrode en lithium (pour les demi-cellules) de l'humidité et de l'oxygène. La séquence d'assemblage recommandée pour une demi-cellule de pile bouton avec une contre-électrode en lithium métal est :

Boîtier négatif → Disque de lithium → Électrolyte → Séparateur → Électrolyte → Disque d'électrode LTO → Entretoise → Ressort → Boîtier positif

L'équipement suivant est recommandé :

• Boîte à gants :Boîte à gants à poste de travail unique (TOB-GB-1220)
• Sertisseuse de piles boutons :Sertisseuse manuelle hydraulique pour piles boutons (TOB-MR-120)

5. Test de la batterie

La cellule assemblée est testée sur un système de test de batterie. Le courant est calculé à partir de la masse du matériau actif et de la capacité spécifique nominale. Le calcul est :

Courant 0,1C = 1C × 0,1

où le courant 1C (mA) = masse du matériau actif (mg) × 0,001 × capacité spécifique nominale (mAh/g)

En utilisant une capacité spécifique nominale de 160 mAh/g, un courant de 0,1C pour une charge de matériau actif de 5 mg serait de 5 × 0,001 × 160 × 0,1 = 0,08 mA. La plage de tension doit être réglée sur 1,0–2,5 V selon les spécifications de l'électrode.

Testeur recommandé :Testeur de pile bouton à 8 canaux et trois plages (TOB-CT-4008-5V10mA-164)

Spécifications techniques

Conditionnement : 5 feuilles par paquet

Remarques :

1. La fraction massique de matière active de l'électrode est soumise à l'étiquette sur le produit réel. La formule de calcul de la matière active est fournie dans la section d'utilisation ci-dessus.
2. Après avoir ouvert l'emballage de l'électrode, scellez et stockez correctement les feuilles restantes. Les feuilles d'électrode peuvent être stockées dans une boîte à gants ou dans un four à 60 °C.

Nom du matériau : Électrode négative revêtue simple face — feuille d'aluminium revêtue de titanate de lithium (LTO), électrode simple face

Application : Matériau d'anode pour batterie lithium-ion

Caractéristiques techniques clés du TOB-LTO-A

• Électrode revêtue simple face prête à l'emploi- Le TOB-LTO-A élimine le besoin de préparation de bouillie, de revêtement, de séchage et de calandrage dans le laboratoire de recherche. L'électrode est fournie sous forme de feuilles prédécoupées avec une densité surfacique de revêtement définie (12 ± 0,2 mg/cm²) et une densité compactée (1,6 ± 0,1 g/cm³), fournissant une anode cohérente et contrôlée en qualité pour l'assemblage des cellules.
• Matière active LTO à déformation nulle- Le titanate de lithium subit un changement de volume négligeable lors de l'intercalation et de la désintercalation du lithium, ce qui est la base de sa durée de vie exceptionnelle et de sa stabilité structurelle. Lorsqu'elles sont combinées avec une cathode appropriée, les cellules à base de LTO peuvent fournir des centaines de milliers de cycles avec une perte de capacité minimale.
• Capacité spécifique définie (160 mAh/g à 0,1C)- La capacité spécifique spécifiée fournit une base fiable pour calculer le courant de test pendant le cyclage des cellules. En utilisant la formule fournie, les chercheurs peuvent calculer le courant exact de 0,1C, 0,5C ou 1C pour leur charge d'électrode spécifique, permettant des conditions de test reproductibles entre les cellules et les lots.
• Fenêtre de tension contrôlée (1,0–2,5 V) - L'électrode est conçue pour une fenêtre de tension de 1,0–2,5 V, ce qui correspond à la plage de fonctionnement typique des anodes LTO associées à des cathodes haute tension. Le plateau de tension plat du LTO (~1,55 V vs Li⁺/Li) fournit un potentiel de fonctionnement stable intrinsèquement sûr contre le placage de lithium.
• Collecteur de courant en feuille d'aluminium (16 μm) - Contrairement aux anodes en graphite qui nécessitent une feuille de cuivre, le LTO fonctionne à un potentiel plus élevé et peut utiliser une feuille d'aluminium légère comme collecteur de courant. La feuille d'aluminium de 16 μm offre une bonne conductivité et réduit le poids inactif de l'électrode, contribuant ainsi à une densité énergétique gravimétrique plus élevée.
• Fraction massique élevée de matériau actif (93,5 %) - La teneur élevée en matériau actif par rapport au liant et aux additifs conducteurs garantit que la performance mesurée de l'électrode reflète fidèlement les propriétés intrinsèques du matériau LTO, ce qui est important pour l'évaluation des matériaux et les études comparatives.

Stockage et manipulation recommandés

• Stockage : Conservez les feuilles d'électrodes dans l'emballage d'origine scellé dans un environnement sec. Après ouverture, stockez les feuilles restantes dans une boîte à gants ou dans une étuve à 60 °C selon les spécifications du fabricant, afin d'éviter l'adsorption d'humidité.
• Manipulation : Manipulez les feuilles d'électrodes avec des pinces propres ou des gants sans poudre. Évitez de toucher la surface revêtue, car les huiles cutanées et l'humidité peuvent introduire une contamination affectant l'efficacité du premier cycle de la cellule.
• Séchage avant assemblage : Faites sécher les disques d'électrodes découpés à 60–80 °C pendant 2–4 heures sous vide immédiatement avant l'assemblage de la cellule, comme décrit dans la séquence d'utilisation.
• Découpe : Pour l'assemblage de piles boutons, découpez l'électrode en disques de 12 mm ou 14 mm de diamètre à l'aide d'un emporte-pièce manuel. Pour les cellules de type sachet, l'électrode peut être découpée aux dimensions rectangulaires requises avec un cutter de précision.

FAQ technique

Q1 : Pourquoi utilise-t-on une feuille d'aluminium comme collecteur de courant pour l'anode LTO au lieu d'une feuille de cuivre ?

Le LTO fonctionne à un potentiel plus élevé (~1,55 V vs Li⁺/Li) que le graphite, ce qui signifie que l'aluminium ne se corrode pas et ne s'allie pas au lithium au potentiel de fonctionnement de l'anode. Cela permet à la feuille d'aluminium, plus légère et moins coûteuse, de remplacer la feuille de cuivre, réduisant ainsi le poids inactif et le coût de l'électrode. C'est l'un des avantages clés du LTO par rapport aux anodes en graphite.

Q2 : Quelle est la formule de calcul du matériau actif et comment l'utiliser ?

La formule est : Masse de matériau actif = (masse du disque d'électrode (mg) − surface du disque (cm²) × densité surfacique du collecteur de courant (mg/cm²)) × fraction massique du matériau actif

Par exemple, pour un disque de 14 mm de diamètre (surface = 1,54 cm²) pesant 25 mg, en utilisant les valeurs TOB-LTO-A (densité surfacique du collecteur de courant 4,22 mg/cm², fraction de matériau actif 93,5 %) :

• Masse de la feuille = 1,54 × 4,22 = 6,5 mg
• Masse du revêtement = 25 − 6,5 = 18,5 mg
• Masse de matériau actif = 18,5 × 0,935 = 17,3 mg

Cette masse de matériau actif est ensuite utilisée pour calculer le courant de test.

Q3 : Quelle est la séquence d'assemblage recommandée pour une demi-pile LTO ?

La séquence recommandée est : Boîtier négatif → Disque de lithium → Électrolyte → Séparateur → Électrolyte → Disque d'électrode LTO → Entretoise → Ressort → Boîtier positif. L'électrode LTO est l'électrode côté positif dans cette configuration (testée contre le lithium métal), et la cellule est sertie à l'aide d'une sertisseuse hydraulique manuelle pour piles boutons.

Q4 : Comment dois-je calculer le courant de test pour le cyclage de la cellule assemblée ?

Le courant de test est calculé à partir de la masse de matériau actif et de la capacité spécifique nominale (160 mAh/g) : courant 1C (mA) = masse de matériau actif (mg) × 0,001 × 160 (mAh/g) courant 0,1C = courant 1C × 0,1

Par exemple, pour une masse de matériau actif de 17,3 mg : courant 1C = 17,3 × 0,001 × 160 = 2,77 mA ; courant 0,1C = 0,277 mA. Réglez la plage de tension sur 1,0–2,5 V.

Q5 : Comment les feuilles d'électrodes restantes doivent-elles être stockées après l'ouverture de l'emballage ?

Selon les instructions du fabricant, les feuilles d'électrodes doivent être scellées et stockées dans une boîte à gants ou dans une étuve à 60 °C après l'ouverture de l'emballage. Cela empêche l'adsorption d'humidité sur le revêtement LTO, ce qui augmenterait l'humidité résiduelle de la cellule et affecterait l'efficacité de formation.

Prêt à assembler des demi-piles ou des piles complètes LTO reproductibles avec une anode pré-revêtue et contrôlée en qualité ? Demandez un devis pour TOB-LTO-A, ou contactez nos ingénieurs en matériaux de batterie pour obtenir des conseils sur le choix de l'électrolyte, la compatibilité des fixations de cellules et le calcul du courant de test.

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