Densitat de l'àrea (mg/cm2):La densitat de l'àrea es refereix a la massa per unitat d'àrea, que en aquest cas és (la massa per unitat d'àrea de la regió ignorant el volum).
Densitat compactada (g/cm3):La densitat compactada indica la massa continguda en una unitat de volum, que té molt a veure amb les propietats del propi material.
Gruix:El gruix total del material i de la làmina s'expressa generalment en micres (μm).
Densitat de l'àrea (g/cm3)= Densitat compactada (mg/cm2)/ Gruix (μm)
Punts clau del disseny de la densitat d'àrea de la bateria d'ions de liti:
En general, quan es dissenya una bateria, es determina la capacitat. En aquest moment, el nombre de capes i la densitat de l'àrea es determinen en funció de la capacitat de gram del material i la proporció de substàncies actives.
Per exemple, si determinem que la densitat bifacial d'una pila és de 30 mg/cm2i la densitat de compactació és de 2,5 g/cm3, podem calcular-ne el gruix.
Gruix=Densitat de superfície / Densitat compactada =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (sense el gruix de la làmina)
La unitat de densitat d'àrea és (mg/cm2). Com més gran sigui la densitat de l'àrea, més materials actius ocuparà a la mateixa àrea de l'elèctrode i més gran serà la densitat d'energia de la pila de la bateria.
Reduir la densitat de l'àrea és la forma més eficaç de dissenyar bateries d'alta velocitat, i augmentar la densitat de l'àrea és la forma més eficaç de dissenyar bateries d'alta energia. Com més petita sigui la densitat de l'àrea de l'elèctrode, més prim és el gruix, que pot reduir directament la distància de difusió de Li +, i el dany a l'estructura del material causat per la inserció i extracció cíclica d'ions de liti també és menor.
Figura 1- Rendiment de càrrega ràpida de les bateries LCO a diferents densitats d'àrea
Teòricament, com més petita sigui la densitat de l'àrea, més beneficiós és millorar el rendiment de la taxa. Tanmateix, el disseny de la densitat de l'àrea també té un límit inferior, perquè quan la densitat de l'àrea és petita fins a un cert valor, les partícules grans del purí no poden passar per la matriu de la màquina de recobriment, donant lloc a rascades de partícules, que també tindran un impacte negatiu sobre la bateria.
A més, les bateries no només tenen requisits de velocitat, sinó també requisits de capacitat. Simplement reduir la densitat de l'àrea augmentarà inevitablement el nombre de capes d'elèctrodes, i l'augment del nombre de capes també augmenta el risc. Per a algunes cèl·lules 3C, la densitat de l'àrea generalment es redueix per millorar el rendiment de la velocitat de la bateria. Per a les bateries d'emmagatzematge d'energia, molts optaran per augmentar la densitat de l'àrea i augmentar la densitat d'energia de la cèl·lula de la bateria.
