Arealdensitet (mg/cm2):Areadensitet hänvisar till massan per ytenhet, vilket i detta fall är (massan per ytenhet för regionen utan att volymen ignoreras).
Komprimerad densitet (g/cm3):Den komprimerade densiteten indikerar massan som finns i en volymenhet, vilket har mycket att göra med själva materialets egenskaper.
Tjocklek:Den totala tjockleken av materialet och folien uttrycks i allmänhet i mikron (μm).
Arealdensitet (g/cm3)= Kompakt densitet(mg/cm2)/ Tjocklek (μm)
Nyckelpunkter med litiumjonbatteriets ytdensitetsdesign:
Generellt när man designar ett batteri bestäms kapaciteten. Vid denna tidpunkt bestäms antalet lager och ytdensitet baserat på materialets gramkapacitet och andelen aktiva substanser.
Till exempel, om vi bestämmer att den bifaciala tätheten för ett batteri är 30 mg/cm2och packningsdensiteten är 2,5 g/cm3, kan vi beräkna dess tjocklek.
Tjocklek=Arealdensitet/komprimerad densitet =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (utan folietjocklek)
Enheten för yttäthet är (mg/cm2). Ju högre yttätheten är, desto mer aktiva material upptar den på samma område av elektroden, och desto högre energitäthet har battericellen.
Att minska areadensiteten är det mest effektiva sättet att designa höghastighetsbatterier, och att öka areadensiteten är det mest effektiva sättet att designa högenergibatterier. Ju mindre yttätheten hos elektroden är, desto tunnare är tjockleken, vilket direkt kan minska diffusionsavståndet för Li+, och skadorna på materialstrukturen som orsakas av cykliskt införande och extraktion av litiumjoner är också mindre.
Bild 1- Snabbladdningsprestanda för LCO-batterier vid olika ytdensitet
Teoretiskt gäller att ju mindre yttätheten är, desto mer fördelaktigt är det att förbättra hastighetsprestandan. Ytdensitetsdesignen har dock också en lägre gräns, eftersom när arealdensiteten är liten till ett visst värde kan de stora partiklarna i slammet inte passera genom munstycket på bestrykningsmaskinen, vilket resulterar i partikelrepor, vilket också kommer att ha en negativ påverkan på batteriet.
Dessutom har batterier inte bara hastighetskrav utan även kapacitetskrav. Att helt enkelt minska yttätheten kommer oundvikligen att öka antalet elektrodlager, och ökningen av antalet lager ökar också risken. För vissa 3C-celler reduceras yttätheten i allmänhet för att förbättra batteriets hastighetsprestanda. För energilagringsbatterier kommer många att välja att öka areadensiteten och öka battericellens energitäthet.
