LTO片面コーティングアルミ箔アノード

リチウムイオン電池研究用LTO片面コーティングアルミ箔アノード電極

製品概要および主な用途

チタン酸リチウム（Li₄Ti₅O₁₂、LTO）は、ゼロ歪み構造、長いサイクル寿命、優れたレート特性、本質的な安全動作特性により高く評価されている、リチウムイオン電池の確立されたアノード材料です。TOB-LTO-Aは、すぐに使用できる片面コーティング済みLTOアノード電極です。チタン酸リチウム活物質が16 μmのアルミ箔集電体の片面にコーティング、乾燥、および制御された密度にカレンダー加工されています。電極はL 241 mm × W 200 mmのプレカットシートとして提供され、1パック5枚入りです。これにより、ユーザーはセル組み立て研究中に自らLTO電極をコーティング、乾燥、カレンダー加工する必要がなくなります。

LTOアノードは、長いサイクル寿命と高出力を必要とするセルにおいて高電圧カソード材料（NMC、LFP、LCOなど）と組み合わされるため、TOB-LTO-Aはコインセル、単層パウチセル、多層パウチセルの研究において、品質管理された便利なビルディングブロックとなります。この電極はグローブボックスまたは乾燥環境での組み立て用に設計されており、規定の活物質質量分率（93.5 %）と文書化された活物質計算式が付属しているため、研究者は各テストセルの正確な活物質充填量を計算できます。

用途：

• LTOアノードをさまざまなカソード化学組成と比較評価するために、コインセルまたは単層パウチセルを組み立てる研究者。
• 高レートおよび長寿命用途に向けた、LTOアノードとグラファイトまたはシリコンアノードの比較研究。
• コーティングおよびカレンダー加工装置に投資することなく、一貫した品質管理されたLTOアノード電極を必要とする学術および産業研究所。
• 再現性のあるセル組み立てのために、規定の電圧範囲（1.0～2.5 V）と既知の比容量（0.1Cで160 mAh/g）を必要とする電池試験プログラム。

電極の寸法がセルの治具に適合するか確認が必要ですか？またはカスタムサイズをご希望ですか？コインセルまたはパウチセルの設計を添えて、当社の電池材料エンジニアまでお問い合わせください。

電池研究および組み立てにおけるLTOアノード電極の役割

一般的な電池研究のワークフローにおいて、TOB-LTO-A電極はコインセルまたはパウチセル組み立てのアノードコンポーネントとして使用されます。電極は切断、計量、乾燥、組み立てが可能な状態で提供されます。推奨される使用手順は以下の通りです。

1. 電極の切断

TOB-LTO-Aシートを、コインセル組み立てに必要な電極ディスクサイズに切断します。コインセルの場合、推奨される電極ディスク直径は12 mmまたは14 mmです。この工程には、手動コインセル電極ディスク切断機（TOB-CP60）が推奨されます。この切断機は、内部短絡の原因となるバリのないきれいなエッジのディスクを作成します。

推奨カッター：手動コインセル電極ディスク切断機（TOB-CP60）

2. 電極の計量

切断後、電極ディスクを電子分析天秤で計量し、質量を測定します。この質量を使用して、セルの活物質充填量を計算します。TOBでは、この工程に電子分析天秤（TOB-JA11033）を推奨しています。

推奨天秤：電子分析天秤（TOB-JA11033）

活物質計算式：活物質質量 = (電極ディスク質量 (mg) − ディスク面積 (cm²) × 集電体面密度 (mg/cm²)) × 活物質質量分率

TOB-LTO-Aの仕様を使用する場合：集電体面密度は4.22 mg/cm²、活物質質量分率は93.5 %です（実際の電極バッチのラベルで活物質分率を確認してください）。

3. 電極の乾燥（ベーキング）

切断した電極ディスクは、組み立て前に真空オーブンで60～80 °Cにて2～4時間乾燥させ、吸着水分を除去する必要があります。残留水分は電解液と反応して初回充放電効率を低下させる可能性があるため、一貫したセル性能を得るためにこの工程は不可欠です。

推奨オーブン：真空ラボオーブン（TOB-DZF-6050）

4. セルの組み立て

セルの組み立ては、LTO電極とリチウム対極（ハーフセルの場合）の両方を水分や酸素から保護するため、不活性雰囲気下のグローブボックス内で行います。リチウム金属対極を使用したコインセルハーフセルの推奨組み立て順序は以下の通りです。

負極ケース → リチウムディスク → 電解液 → セパレーター → 電解液 → LTO電極ディスク → スペーサー → スプリング → 正極ケース

以下の機器が推奨されます：

• グローブボックス：シングルワークステーション・グローブボックス（TOB-GB-1220）
• コインセルかしめ機（クリンパー）：油圧式手動コインセルクリンパー（TOB-MR-120）

5. 電池試験

組み立てたセルを電池試験システムでテストします。電流は活物質質量と公称比容量から計算します。計算式は以下の通りです。

0.1C電流 = 1C × 0.1

ここで、1C電流 (mA) = 活物質質量 (mg) × 0.001 × 公称比容量 (mAh/g)

公称比容量を160 mAh/gとした場合、活物質充填量5 mgに対する0.1C電流は、5 × 0.001 × 160 × 0.1 = 0.08 mAとなります。電圧範囲は、電極仕様に従い1.0～2.5 Vに設定してください。

推奨テスター：8チャンネル3レンジボタン電池テスター (TOB-CT-4008-5V10mA-164)

技術仕様

梱包: 1パックあたり5枚入り

注記:

1. 電極の活物質質量分率は、実際の製品のラベルに従うものとします。活物質の計算式は上記の「使用方法」セクションに記載されています。
2. 電極のパッケージを開封した後は、残りのシートを適切に密封して保管してください。電極シートは、グローブボックス内または60 °Cのオーブン内で保管可能です。

材料名: 負極片面塗工 — チタン酸リチウム (LTO) 塗工アルミニウム箔、片面電極

用途: リチウムイオン電池負極材料

TOB-LTO-Aの主要な技術的特性

• すぐに使える片面塗工電極- TOB-LTO-Aは、研究室でのスラリー調製、塗工、乾燥、カレンダー加工の必要性を排除します。この電極は、規定の塗工目付量 (12 ± 0.2 mg/cm²) および合剤密度 (1.6 ± 0.1 g/cm³) であらかじめカットされたシートとして提供され、セル組み立て用に一貫した品質管理された負極を提供します。
• ゼロストレインLTO活物質- チタン酸リチウムは、リチウムの挿入および脱離の際に体積変化がほとんどなく、これが優れたサイクル寿命と構造的安定性の基盤となっています。適切な正極と組み合わせることで、LTOベースのセルは、容量低下を最小限に抑えながら数十万回のサイクルを実現できます。
• 規定比容量 (0.1Cで160 mAh/g)- 指定された比容量は、セルサイクリング中の試験電流を計算するための信頼できる基準となります。提供された式を使用することで、研究者は特定の電極負荷に対して正確な0.1C、0.5C、または1Cの電流を算出でき、セルやバッチ間で再現性のある試験条件が可能になります。
• 制御電圧範囲 (1.0–2.5 V) - この電極は1.0–2.5 Vの電圧範囲に対応するように設計されており、これは高電圧カソードと組み合わせたLTOアノードの標準的な動作範囲です。LTOの平坦な電圧プラトー（約1.55 V vs. Li⁺/Li）は、リチウム析出に対して本質的に安全な安定した動作電位を提供します。
• アルミニウム箔集電体 (16 μm) - 銅箔を必要とするグラファイトアノードとは異なり、LTOはより高い電位で動作するため、集電体として軽量なアルミニウム箔を使用できます。16 μmのアルミニウム箔は優れた導電性を提供し、電極の不活性重量を低減することで、重量エネルギー密度の向上に寄与します。
• 高活物質質量分率 (93.5 %) - バインダーや導電助剤に対する活物質の含有量が高いため、測定された電極性能はLTO材料本来の特性を正確に反映しており、材料評価や比較研究において重要です。

推奨される保管および取り扱い

• 保管: 電極シートは、元の密封パッケージに入れたまま乾燥した環境で保管してください。開封後は、湿気の吸着を防ぐため、メーカーの指定に従い、グローブボックス内または60 °Cのオーブンで残りのシートを保管してください。
• 取り扱い: 電極シートは、清潔なピンセットまたはパウダーフリーの手袋を使用して取り扱ってください。皮膚の油分や水分が混入すると、セルの初回充放電効率に影響を与える可能性があるため、コーティング面に触れないようにしてください。
• 組み立て前の乾燥: 使用手順に記載されている通り、セル組み立ての直前に、切り出した電極ディスクを真空下で60–80 °Cにて2–4時間乾燥させてください。
• 切断: コインセル組み立て用には、手動ディスクカッターを使用して電極を直径12 mmまたは14 mmのディスクに切り出してください。パウチセル用には、精密カッターを使用して必要な長方形の寸法に切り出すことができます。

エンジニアリングFAQ

Q1: LTOアノードの集電体に銅箔ではなくアルミニウム箔が使用されるのはなぜですか？

LTOはグラファイトよりも高い電位（約1.55 V vs. Li⁺/Li）で動作するため、アノードの動作電位においてアルミニウムは腐食したりリチウムと合金化したりしません。これにより、より軽量で低コストのアルミニウム箔を銅箔の代わりに使用でき、電極の不活性重量とコストを削減できます。これは、グラファイトアノードに対するLTOの主要な利点の一つです。

Q2: 活物質量の計算式は何ですか？また、どのように使用しますか？

計算式は以下の通りです：活物質質量 = (電極ディスク質量 (mg) − ディスク面積 (cm²) × 集電体面密度 (mg/cm²)) × 活物質質量分率

例えば、TOB-LTO-Aの値（集電体面密度4.22 mg/cm²、活物質分率93.5 %）を使用し、直径14 mmのディスク（面積 = 1.54 cm²）で質量が25 mgの場合：

• 箔の質量 = 1.54 × 4.22 = 6.5 mg
• コーティング質量 = 25 − 6.5 = 18.5 mg
• 活物質質量 = 18.5 × 0.935 = 17.3 mg

この活物質質量を使用して試験電流を計算します。

Q3: LTOハーフセルの推奨されるコインセル組み立て順序は何ですか？

推奨される順序は、負極ケース → リチウムディスク → 電解液 → セパレーター → 電解液 → LTO電極ディスク → スペーサー → スプリング → 正極ケースです。この構成ではLTO電極が正極側（リチウム金属に対して試験）となり、油圧式手動コインセルかしめ機を使用してセルを封止します。

Q4: 組み立てたセルの充放電試験を行うための試験電流はどのように計算すればよいですか？

試験電流は、活物質質量と公称比容量（160 mAh/g）から計算します：1C電流 (mA) = 活物質質量 (mg) × 0.001 × 160 (mAh/g)、0.1C電流 = 1C電流 × 0.1

例えば、活物質質量が17.3 mgの場合：1C電流 = 17.3 × 0.001 × 160 = 2.77 mA、0.1C電流 = 0.277 mAとなります。電圧範囲は1.0–2.5 Vに設定してください。

Q5: パッケージ開封後の残りの電極シートはどのように保管すべきですか？

メーカーの指示に従い、パッケージ開封後は電極シートを密封し、グローブボックス内または60 °Cのオーブンで保管してください。これにより、LTOコーティングへの湿気吸着を防ぎ、セルの残留水分が増加してフォーメーション効率に影響を与えることを防ぎます。

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