Sähköauton akkukennojen kemia: elektrodimateriaalit, elektrolyytit ja erottimet

LFP, NMC ja NCA ovat monissa sähköautojen akuissa käytettävien positiivisen elektrodin materiaalien nimiä. Niiden yhdistäminen grafiittiin, piihin tai muuhun negatiiviseen elektrodiin sekä sopivan elektrolyytin valinta vaikuttavat kennon energian varastointiin, latauskäyttäytymiseen ja kestävyyteen.

Battery Basics selittää, miten kenno varastoi energiaa ja kuljettaa ioneja. Tässä luvussa keskitytään materiaaleihin ja siihen, miten ne kootaan kennon sisällä.

Positiivisen elektrodin materiaalit

Positiivinen elektrodi, jota tavallisesti kutsutaan katodiksi, vaikuttaa sekä varastoitavan varauksen määrään että elektrodin potentiaaliin. Kennon jännite on kahden elektrodin potentiaalien erotus.

NMC, NCA ja NCMA

NMC tarkoittaa litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidia. NCM on saman kerroksellisten oksidien materiaaliperheen toinen nimi.

NMC-merkinnässä luvut kuten 111, 622 ja 811 ilmaisevat nikkelin, mangaanin ja koboltin likimääräisen moolisuhteen. NMC 811 -materiaalin Ni:Mn:Co-suhde on 8:1:1. Numerot noudattavat alkuaineiden järjestystä: NMC 532 ja NCM 523 tarkoittavat molemmat Ni:Mn:Co-suhdetta 5:3:2. Ne kuvaavat katodimateriaalin siirtymämetallien suhteita, eivät koko kennon prosenttiosuuksia. iScience: NCM523 composition in electrode manufacturing research (2020)

Nikkelipitoisuuden kasvattaminen voi lisätä materiaalin varauksenvarastointikapasiteettia ja vähentää koboltin osuutta. Samalla haasteena on vakauden säilyttäminen korkeissa varaustiloissa. Hiukkasten halkeilu ja reaktiot elektrolyytin kanssa voivat nopeuttaa vanhenemista, joten nikkelipitoiset materiaalit edellyttävät hiukkasrakenteen ja pintapinnoitteiden tarkkaa hallintaa. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021)

NCA on litium-nikkeli-koboltti-alumiinioksidia. Myös sillä on kerroksellinen rakenne, jossa alumiini parantaa lämpöstabiiliutta. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021) LG Energy Solution: NCA cathode materials (2023) NCMA lisää alumiinia nikkeli-koboltti-mangaanioksidijärjestelmään. LG Energy Solutionin mukaan alumiini edistää tehonantoa ja turvallisuutta, kun taas suurempi nikkelin ja pienempi koboltin osuus vähentävät materiaalikustannuksia. LG Energy Solution: NCMA cathode materials (2023)

LFP

LFP on litiumrautafosfaattia, oliviinirakenteista materiaalia, joka ei sisällä nikkeliä eikä kobolttia. Sen fosfaattirakenne tarjoaa hyvän lämpöstabiiliuden ja kemiallisen vakauden. Siksi se sopii pitkäikäisiin kennoihin, joiden riippuvuutta näistä metalleista halutaan vähentää.

LFP toimii pienemmällä jännitteellä ja varastoi vähemmän varausta grammaa kohti kuin suuren kapasiteetin nikkelipitoiset katodit, mikä rajoittaa sen energiatiheyttä. Myös pienempi elektrodin tiheys vähentää tiettyyn tilavuuteen mahtuvaa energiaa. University of Warwick / Energy & Fuels: practical LMFP cathode trade-offs (2025)

LFP:llä on toinenkin ominaispiirre: laaja, suhteellisen tasainen jännitetasanne. Litiumin siirtyessä sisään ja ulos litiumrikkaat ja litiumköyhät faasit esiintyvät rinnakkain suurella osalla materiaalin toiminta-aluetta. Jännite muuttuu tällä alueella vain vähän, joten pelkkä jännite kuvaa varaustilaa heikosti. Akunhallintajärjestelmien on siksi yhdistettävä mittaukset kennon malliin. npj Computational Materials: LFP/graphite voltage behaviour and modelling (2024)

Battery Management System selittää varaustilan arviointia; Battery Charging käsittelee auton latausrajoja.

LMFP

LMFP on litium-mangaani-rautafosfaattia. Kun osa LFP:n raudasta korvataan mangaanilla, purkauskäyrään tulee korkeamman jännitteen alue. Näin fosfaattikatodista voidaan saada enemmän energiaa.

Hyöty edellyttää lisää teknistä kehitystyötä. Heikko elektroninen ja ioninen johtavuus voi rajoittaa tehoa, kun taas mangaanin liukeneminen voi lyhentää käyttöikää. Hiukkaskoko, hiilipinnoitteet sekä mangaanin ja raudan suhde vaikuttavat siihen, kuinka suuri osa jännite-edusta säilyy käytännön elektrodissa.

Warwickin yliopiston vuoden 2025 tutkimuksessa verrattiin kaupallisesti toimitettuja LMFP-materiaaleja LFP:hen grafiittipohjaisissa laboratorion nappikennoissa. Materiaali, jonka mangaani-rauta-suhde oli 80:20, tuotti aluksi 18% enemmän energiaa katodin aktiivimateriaalin massaa kohti kuin LFP pienellä C/20-purkausnopeudella. Heikompi suorituskyky suuremmilla nopeuksilla ja nopeampi kapasiteetin heikkeneminen poistivat edun myöhemmässä 100 syklin kokeessa C/3-nopeudella. Mittaukset kuvaavat testattuja materiaaleja ja nappikennoja, eivät autokennon energiatiheyttä tai käyttöikää. University of Warwick / Energy & Fuels: practical LMFP cathode trade-offs (2025)

LMO ja katodimateriaalien seokset

LMO on litiummangaanioksidia, jolla on yleensä spinellikiderakenne. Sen kolmiulotteiset litiumin diffuusioreitit tukevat suurta tehoa, mutta mangaanin liukeneminen ja kapasiteetin menetys voivat rajoittaa kestävyyttä. ChemSusChem: LMO power characteristics and blended cathodes (2020) Nature Communications: manganese dissolution and LMO capacity loss (2019)

Valmistajat voivat yhdistää materiaaleja saman elektrodin sisällä. LMO/NMC-seokset ovat yksi esimerkki ja LMFP/NMC-seokset toinen. Seossuhteet muuttavat jänniteprofiilia, elektrodin tiheyttä sekä tehon ja energian välistä tasapainoa. Tällainen seos on fyysisesti eri asia kuin akkupaketti, joka sisältää erillisiä, eri kemioihin perustuvia kennoja. University of Warwick / Energy & Fuels: practical LMFP cathode trade-offs (2025) ChemSusChem: LMO power characteristics and blended cathodes (2020)

Seuraava vertailu koskee positiivisen elektrodin materiaaleja yhdistettynä sopivaan negatiiviseen elektrodiin. Se kuvaa suuntauksia, ei kiinteitä kennokohtaisia ominaisuuksia.

Akkupaketin rakenne muuttaa kennon ja paketin energiatiheyksien suhdetta. Näitä vaikutuksia, kuten cell-to-pack-ratkaisuja ja rakenteellista integraatiota, käsitellään luvussa Battery Pack & Configuration.

Negatiivisen elektrodin materiaalit

Negatiivista elektrodia kutsutaan tavallisesti anodiksi. Grafiitti varastoi litiumia hiilikerrostensa väliin, pii muodostaa litium-piiseoksia ja litiummetallielektrodit varastoivat sitä metallina. Natriumionikennot käyttävät erilaista materiaalijärjestelmää, jota käsitellään jäljempänä.

Grafiitti

Grafiitissa on hiilikerroksia, joiden väliin litium voi asettua. Tämä varastointiprosessi, interkalaatio, on palautuva ja muodostaa tavallisten grafiittianodisten litiumionikennojen perustan.

Elektrodeissa voidaan käyttää luonnongrafiittia, synteettistä grafiittia tai niiden seoksia. Hiukkaskoko, muoto ja pintakäsittely vaikuttavat siihen, kuinka nopeasti litium pääsee materiaaliin ja kuinka paljon elektrolyyttiä reagoi sen pinnalla.

Latauksen aikana metallista litiumia voi saostua grafiitin pinnalle sen sijaan, että se siirtyisi rakenteen sisään. Tätä kutsutaan litiumin pinnoittumiseksi. Suuri latausvirta ja matala lämpötila voivat edistää pinnoittumista, jos ionien siirtyminen rakenteeseen on liian hidasta käytettyyn virtaan nähden. Argonne / DOE review presentation: Anode Structures that Enhance Fast Charge (2020) Osa saostumista voi palata mukaan lataus- ja purkaussykleihin; osa eristyy sähköisesti tai reagoi elektrolyytin kanssa, jolloin käytettävissä olevan litiumin määrä vähenee. Jos saostumat kasvavat erottimen läpi, ne voivat aiheuttaa sisäisen oikosulun. Nature Communications: lithium plating, inactive lithium and short-circuit mechanisms (2022)

Grafiitin rajoite koskee myös grafiitti/LFP-kennoja. Vakaa positiivinen elektrodi ei poista negatiivisen elektrodin latausrajoitetta. Battery Thermal Management selittää, miten lämmitys ja jäähdytys auttavat hallitsemaan näitä olosuhteita.

Piitä sisältävät elektrodit

Pii varastoi litiumia muodostamalla litium-piiseoksia, ja se voi varastoida paljon enemmän varausta grammaa kohti kuin grafiitti. Myös sen koko muuttuu voimakkaasti: täydellinen litioituminen voi kasvattaa aktiivisen piimateriaalin tilavuutta noin 300%. Luku kuvaa itse piitä, ei kokonaisen elektrodin tai kennon turpoamista. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021)

Laajeneminen ja supistuminen voivat rikkoa hiukkasia ja niiden sähköisiä yhteyksiä. Ne voivat myös vaurioittaa kiinteää elektrolyyttirajakerrosta eli SEI:tä: negatiiviselle elektrodille muodostuvaa suojaavaa reaktiokerrosta. Kerroksen uudelleenmuodostuminen kuluttaa elektrolyyttiä ja litiumia, jotka muuten olisivat käytettävissä sykleissä.

Grafiitti-piikomposiitit säilyttävät grafiitin vakaana runkona ja lisäävät siihen piitä tai piipohjaisia yhdisteitä, kuten piin oksideja. Erityisesti suunnitellut hiukkaset ja joustavat sideaineet auttavat sietämään liikettä; elektrolyytin lisäaineet auttavat muodostamaan kestävämmän rajapinnan.

Anodimateriaalin kapasiteetin suuri kasvu johtaa pienempään kasvuun valmiin kennon energiatiheydessä. Positiivinen elektrodi, elektrolyytti, erotin, virrankerääjät ja kotelo lisäävät edelleen massaa, ja elektrodien kapasiteettien on sovittava yhteen. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021)

Litiumtitanaatti

Litiumtitanaatti eli LTO on vaihtoehtoinen negatiivisen elektrodin materiaali. Se toimii korkeammassa potentiaalissa kuin grafiitti, mikä antaa enemmän marginaalia litiumin pinnoittumista vastaan ja tukee suurta tehoa sekä tiheää syklistä käyttöä.

Sen kiderakenteen tilavuus muuttuu hyvin vähän litiumin siirtyessä sisään ja ulos, mikä auttaa sitä kestämään toistuvia syklejä. LTO varastoi myös vähemmän varausta grammaa kohti kuin grafiitti. Yhdessä korkeamman anodipotentiaalin aiheuttaman pienemmän kennojännitteen kanssa tämä vähentää energiatiheyttä. Lancaster University: LTO structure and capacity, author manuscript

LTO sopii siksi käyttökohteisiin, joissa lataustiheys ja käyttöikä ovat tärkeämpiä kuin mahdollisimman suuri energia pienessä tilassa. Yhdysvaltain energiaministeriö yhdistää LTO:n suurta tehoa ja pitkää syklikestoa vaativiin sovelluksiin; Toshiban LTO-pohjaiset SCiB-kennot ovat kaupallinen esimerkki. US Department of Energy: lithium-ion technology assessment (2023) Toshiba: LTO-based SCiB cell characteristics

Litiummetalli

Litiummetallielektrodi korvaa grafiitin tai piin negatiivisen elektrodin aktiivimateriaalina ja tarjoaa mahdollisuuden suurempaan kennon energiatiheyteen. Latauksessa litiumia kerrostuu negatiiviselle elektrodille; purkauksessa sitä poistuu.

Tasaisen kerrostumisen ja poistumisen ylläpitäminen on vaikeaa. Elektrolyyttireaktiot voivat eristää litiumia sähköisesti, kuluttaa elektrolyyttiä ja vaurioittaa erotinta. Nämä prosessit yhdistävät suuremman energiatiheyden mahdollisuuden suoraan kestävyyden ja turvallisuuden haasteisiin. US Department of Energy: lithium-metal cell failure mechanisms (2023)

Litiummetalli kuvaa negatiivista elektrodia. Kiinteä elektrolyytti kuvaa elektrolyyttijärjestelmää. Niitä voidaan käyttää yhdessä, mutta kumpikaan ei edellytä toista.

Natriumionikennojen materiaalijärjestelmät

Natriumionikennoissa käytetään natriumia sisältäviä elektrodimateriaaleja ja elektrolyyttejä. Kova hiili on keskeinen negatiivisen elektrodin materiaali, koska tavallinen grafiitti varastoi vain vähän natriumia näissä kennoissa yleisesti käytettävien karbonaattipohjaisten elektrolyyttien kanssa. Nature Communications: sodium storage in hard carbon (2024)

Kova hiili

Kovassa hiilessä on epäjärjestyneitä hiilikerroksia, rakennevirheitä ja huokosia. Natrium varastoituu useisiin paikkoihin ja useilla mekanismeilla, esimerkiksi kerrosten väliin, rakennevirheisiin ja nanohuokosiin. Niiden suhteelliset osuudet riippuvat hiilen rakenteesta ja ovat edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteena.

Lähtöaine ja lämpökäsittely vaikuttavat rakenteeseen. Saavutettavan pinta-alan kasvattaminen voi auttaa kuljetusta, mutta se voi myös altistaa enemmän pintaa elektrolyyttireaktioille. SEI:n muodostumiseen kuluva natrium ei ole käytettävissä myöhempään palautuvaan varauksen varastointiin. Tämä pienentää ensimmäisen syklin hyötysuhdetta eli sitä osuutta ensimmäisestä latauksesta, joka saadaan takaisin purkauksessa. Nature Communications: sodium storage in hard carbon (2024)

Kovan hiilen kapasiteetti ja pakkautumistiheys rajoittavat myös valmiin kennon energiatiheyttä. Vuoden 2026 tutkimuskatsaus tunnistaa molemmat jatkuviksi haasteiksi suuremman energiasisällön natriumionikennoille. Nature Reviews Materials: sodium-ion anode capacity and density constraints (2026)

Positiivisten elektrodien materiaaliperheet

Kolme pääperhettä tarjoaa erilaisia lähestymistapoja. Faraday Institution / Rho Motion: sodium-ion material families, printed pp. 43–44 (2023)

• Kerrokselliset oksidit käyttävät metalliyhdistelmiä kerroksellisissa rakenteissa. Metalliyhdistelmä ja kiderakenne vaikuttavat kapasiteettiin ja vakauteen syklien aikana.
• Polyanioniset materiaalit käyttävät esimerkiksi fosfaatti- ja sulfaattirakenteita. Niiden kolmiulotteiset verkostot voivat edistää kestävyyttä, kun taas energiatiheys ja johtavuus riippuvat yksittäisestä yhdisteestä.
• Preussinsinisen analogit muodostavat avoimia verkostoja, joihin natriumionit mahtuvat. Vesipitoisuus ja verkoston vakanssit vaikuttavat rakenteeseen ja sähkökemialliseen suorituskykyyn. Chemistry – A European Journal: water, vacancies and sodium content in Prussian blue analogues (2025)

Natriumioniratkaisut voivat välttää litiumin ja sopivilla katodeilla myös nikkelin ja koboltin. Halvemmat raaka-aineet eivät yksin takaa halvempaa kennoa: myös varastoitavan energian määrä, valmistuksen saanto ja tuotannon mittakaava vaikuttavat. Nykyisiä tuoteväitteitä ja kaupallista tilannetta käsitellään luvussa Latest in Battery Technology.

Miten elektrodin rakenne muuttaa suorituskykyä

Tavallinen elektrodi on huokoinen pinnoite metallisella virrankerääjällä. Aktiivimateriaali varastoi varausta, johtavat lisäaineet yhdistävät hiukkaset sähköisesti, ja sideaine pitää pinnoitteen koossa sekä kiinnittää sen kalvoon. Elektrolyytti täyttää huokoset, jotta ionit pääsevät aktiivimateriaaliin.

Aktiivimateriaalin määrän lisääminen kalvon pinta-alayksikköä kohti voi kasvattaa energiatiheyttä, kun kalvon ja erottimen massa jakautuu suuremmalle varastoidulle energialle. Tietyllä pinnoitteen koostumuksella ja huokoisuudella tämä merkitsee paksumpaa elektrodia ja pidempää reittiä ioneille. Ohuempi elektrodi lyhentää reittiä, mutta vaatii enemmän kalvoa ja erotinta varastoitua energiayksikköä kohti.

Paksuja pinnoitteita on myös vaikeampi kuivata tasaisesti. Halkeamat tai sideaineen epätasainen jakautuminen voivat heikentää suorituskykyä, joten pinnoitteen on säilytettävä yhteytensä, läpäisevyytensä ja mekaaninen eheytensä. LBNL/DOE: high-energy-density electrode construction (2019)

Huokoisuus kuvaa tyhjien tilojen osuutta pinnoitteesta. Suurempi huokostila voi helpottaa elektrolyytin pääsyä materiaaliin, mutta vähentää tiettyyn tilavuuteen mahtuvan aktiivimateriaalin määrää. Myös huokosten välisillä yhteyksillä on merkitystä. Tortuositeetti kuvaa kuljetusreittien mutkaisuutta: suoremmat ja paremmin yhdistyneet reitit voivat parantaa ionien kuljetusta kasvattamatta huokostilavuutta. Paksuja sintrattuja elektrodeja koskevassa laboratoriotutkimuksessa suunnatut huokoset säilyttivät enemmän purkauskapasiteettia suurilla syklausnopeuksilla kuin rakenne, jonka huokostilavuuden osuus oli samanlainen mutta jossa ei ollut ensisijaista suuntausta. NIST: pore alignment and transport in thick electrodes (2021)

Nämä valinnat selittävät, miten kahdesta samoja aktiivimateriaaleja käyttävästä kennosta voidaan suunnitella erilaisiin tavoitteisiin sopivia: joko varastoimaan enemmän energiaa rajattuun tilaan tai vastaanottamaan ja luovuttamaan energiaa nopeammin.

Elektrolyytit ja suojaavat rajapinnat

Elektrolyytin on kuljetettava ioneja ja samalla rajoitettava ei-toivottuja reaktioita molemmilla elektrodeilla. Tavallinen litiumionielektrolyytti sisältää litiumheksafluorofosfaattia (LiPF₆) liuotettuna karbonaattiliuottimien, kuten etyleenikarbonaatin ja etyylimetyylikarbonaatin, seokseen. Natriumionikennot käyttävät yhteensopivia natriumsuoloja. US Department of Energy: lithium-ion technology assessment (2023) Journal of Physics: Energy: current-collector corrosion and passivation (2021)

Lisäaineet auttavat hallitsemaan elektrodien pintareaktioita. Esimerkiksi vinyleenikarbonaatti (VC) ja fluorietyleenikarbonaatti (FEC) voivat auttaa muodostamaan suojaavia rajapintoja piitä sisältävissä kennoissa. Niiden teho riippuu elektrodiyhdistelmästä ja käyttöolosuhteista; lisäaine voi itse kulua tai tuottaa ei-toivottuja reaktiotuotteita. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021)

SEI, CEI ja kennon formointi

Osa elektrolyytistä hajoaa kennon ensimmäisten hallittujen lataus- ja purkaussyklien aikana. Tätä vaihetta kutsutaan formoinniksi. Negatiiviselle elektrodille muodostuva SEI auttaa estämään jatkuvan reaktion varatun elektrodin ja elektrolyytin välillä. Sen on päästettävä ionit läpi mutta rajoitettava elektronien siirtymistä elektrolyyttiin.

Positiivisen elektrodin vastaavaa pintakerrosta kutsutaan katodi-elektrolyyttirajakerrokseksi eli CEI:ksi. Sen vakaus korostuu erityisesti positiivisen elektrodin korkeissa potentiaaleissa.

Vakaa rajapinta rajoittaa elektrolyytin lisäreaktioita. Toistuvasti halkeileva, liukeneva tai kasvava kerros voi lisätä resistanssia ja vähentää käytettävissä olevaa kapasiteettia. Siksi pintapinnoitteet, elektrolyytin lisäaineet ja formointiprosessi ovat olennainen osa kennon suorituskykyä. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021) Pidemmän aikavälin seuraukset selitetään luvussa Battery Degradation.

Nestemäiset, geelimäiset ja kiinteät elektrolyytit

Nestemäinen elektrolyytti kastelee huokoisen elektrodin ja saavuttaa sen hiukkasten pinnat. Geelijärjestelmät pidättävät nestettä tukiverkostossa. Kiinteissä elektrolyyteissä käytetään ioneja johtavia materiaaleja, kuten polymeerejä tai epäorgaanisia yhdisteitä, jotka tarvitsevat sopivan kosketuksen elektrodeihin.

Kiinteän elektrolyytin kennoissa voidaan säilyttää tuttuja katodimateriaaleja, kuten NMC. Negatiivinen elektrodi voi käyttää litiummetallia tai vaihtoehtoista aktiivimateriaalia, kuten piitä. Nature Communications: silicon-containing anodes and complete-cell design (2021)

Nestemäisen elektrolyytin korvaaminen kiinteällä muuttaa rajapintoja. Reaktiokerrokset voivat lisätä resistanssia, ja aktiivimateriaalin laajeneminen ja supistuminen voivat katkaista kosketuksen jäykkään kiinteään elektrolyyttiin, jolloin ionien kuljetus keskeytyy. Pieniresistanssisen kosketuksen säilyttäminen on siksi keskeinen tekninen tehtävä. DOE / University of Maryland: solid-electrolyte interface engineering (2021) Nature Communications: volume change and contact loss in solid-state cells (2024)

Termit kuten puolikiinteä ja lähes kiinteä voivat tarkoittaa rakenteita, joissa on yhä nestettä tai geeliä. Elektrolyytin ja molempien elektrodien määrittely antaa selkeämmän kuvauksen kuin pelkkä kiinteän elektrolyytin nimitys.

Erottimet ja virrankerääjät

Erottimet

Nestemäistä elektrolyyttiä käyttävässä kennossa huokoinen erotin pitää elektrodit erillään mutta päästää ionit elektrolyytin täyttämien huokosten läpi. Tavallisia materiaaleja ovat polyeteeni ja polypropeeni; keraamiset pinnoitteet voivat parantaa lämmönkestävyyttä.

Jotkin erottimet tarjoavat lämpökatkaisun: huokoset sulkeutuvat polymeerin pehmetessä ja rajoittavat ionien kuljetusta sekä virtaa. Suojauksella on rajansa. Lisäkuumeneminen voi tuhota erottavan kerroksen, ja puhkeaminen tai muu vaurio voi aiheuttaa oikosulun ennen kuin katkaisu auttaa. Oak Ridge National Laboratory: separator materials and shutdown limits, section 3.1 (2023)

Erottimen paksuus ja huokosrakenne vaikuttavat myös resistanssiin ja aktiivimateriaalille jäävään tilaan. Kennotason suojaus ja pakettitason toimet kuvataan luvussa Battery Safety.

Virrankerääjät

Metallikalvot kuljettavat elektroneja elektrodipinnoitteiden ja kennon napojen välillä. Tavallisissa grafiittianodisissa litiumionikennoissa käytetään yleensä kuparia negatiivisella ja alumiinia positiivisella puolella.

Valinta perustuu elektrodin toimintapotentiaaliin ja sen vuorovaikutukseen elektrolyytin kanssa. Alumiini voi seostua litiumin kanssa varatun grafiittielektrodin matalassa potentiaalissa, joten siellä käytetään kuparia. Positiivisen elektrodin potentiaaleissa kupari voi hapettua ja liueta. Alumiinia suojaa pintakalvo, johon kuuluu tavanomaisissa LiPF₆-elektrolyyteissä fluoridipitoinen kerros. Journal of Physics: Energy: current-collector corrosion and passivation (2021)

LTO toimii grafiittia korkeammassa potentiaalissa ja voi käyttää alumiinia myös negatiivisella puolella. US Department of Energy: lithium-ion technology assessment (2023) Natriumionikennot voivat käyttää alumiinisia virrankerääjiä molemmilla puolilla, koska natrium ei seostu sähkökemiallisesti alumiinin kanssa huoneenlämmössä. Small: lithium/sodium chemistry and current-collector choices (2026)

Virrankerääjän ohentaminen vähentää passiivista massaa, mutta kalvon on pysyttävä riittävän lujana valmistusta ja käyttöä varten. Näiden pinnoitettujen kalvojen, erottimien ja napojen järjestelyä käsitellään luvussa Cell Formats.