Επιφανειακή πυκνότητα (mg/cm2):Η επιφανειακή πυκνότητα αναφέρεται στη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας, η οποία σε αυτή την περίπτωση είναι (η μάζα ανά μονάδα επιφάνειας της περιοχής αγνοώντας τον όγκο).
Συμπυκνωμένη πυκνότητα (g/cm3):Η συμπιεσμένη πυκνότητα δείχνει τη μάζα που περιέχεται σε μια μονάδα όγκου, η οποία έχει μεγάλη σχέση με τις ιδιότητες του ίδιου του υλικού.
Πάχος:Το συνολικό πάχος του υλικού και του φύλλου εκφράζεται γενικά σε μικρά (μm).
Επιφανειακή πυκνότητα (g/cm3)= Συμπυκνωμένη πυκνότητα (mg/cm2)/ Πάχος (μm)
Βασικά σημεία του σχεδιασμού επιφανειακής πυκνότητας μπαταρίας ιόντων λιθίου:
Γενικά, κατά το σχεδιασμό μιας μπαταρίας, προσδιορίζεται η χωρητικότητα. Αυτή τη στιγμή, ο αριθμός των στρωμάτων και η επιφανειακή πυκνότητα προσδιορίζονται με βάση την χωρητικότητα σε γραμμάρια του υλικού και την αναλογία των δραστικών ουσιών.
Για παράδειγμα, αν προσδιορίσουμε ότι η διπλοπροσωπική πυκνότητα μιας μπαταρίας είναι 30 mg/cm2και η πυκνότητα συμπίεσης είναι 2,5 g/cm3, μπορούμε να υπολογίσουμε το πάχος του.
Πάχος=Τοπική πυκνότητα / Συμπυκνωμένη πυκνότητα =30mg.cm2/2,5 γρ.εκ3=120 μm (χωρίς πάχος φύλλου)
Η μονάδα εμβαδικής πυκνότητας είναι (mg/cm2). Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα περιοχής, τόσο περισσότερα ενεργά υλικά καταλαμβάνει στην ίδια περιοχή του ηλεκτροδίου και τόσο μεγαλύτερη είναι η ενεργειακή πυκνότητα του στοιχείου της μπαταρίας.
Η μείωση της τοπικής πυκνότητας είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να σχεδιάσετε μπαταρίες υψηλής ταχύτητας και η αύξηση της πυκνότητας περιοχής είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να σχεδιάσετε μπαταρίες υψηλής ενέργειας. Όσο μικρότερη είναι η επιφανειακή πυκνότητα του ηλεκτροδίου, τόσο πιο λεπτό είναι το πάχος, το οποίο μπορεί να μειώσει άμεσα την απόσταση διάχυσης του Li+ και η βλάβη στη δομή του υλικού που προκαλείται από την κυκλική εισαγωγή και εξαγωγή ιόντων λιθίου είναι επίσης μικρότερη.
Σχήμα 1- Απόδοση γρήγορης φόρτισης μπαταριών LCO σε διαφορετική πυκνότητα περιοχής
Θεωρητικά, όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα της περιοχής, τόσο πιο ωφέλιμο είναι να βελτιωθεί η απόδοση του ρυθμού. Ωστόσο, ο σχεδιασμός της επιφανειακής πυκνότητας έχει επίσης ένα χαμηλότερο όριο, επειδή όταν η πυκνότητα περιοχής είναι μικρή σε μια ορισμένη τιμή, τα μεγάλα σωματίδια στον πολτό δεν μπορούν να περάσουν από τη μήτρα της μηχανής επικάλυψης, με αποτέλεσμα γρατσουνιές σωματιδίων, οι οποίες θα έχουν επίσης αρνητικό αντίκτυπο στην μπαταρία.
Επιπλέον, οι μπαταρίες δεν έχουν μόνο απαιτήσεις ταχύτητας, αλλά και απαιτήσεις χωρητικότητας. Η απλή μείωση της πυκνότητας της περιοχής θα αυξήσει αναπόφευκτα τον αριθμό των στρωμάτων ηλεκτροδίων και η αύξηση του αριθμού των στρωμάτων αυξάνει επίσης τον κίνδυνο. Για ορισμένες κυψέλες 3C, η πυκνότητα περιοχής μειώνεται γενικά για να βελτιωθεί η απόδοση του ρυθμού της μπαταρίας. Για τις μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, πολλοί θα επιλέξουν να αυξήσουν την τοπική πυκνότητα και να αυξήσουν την ενεργειακή πυκνότητα της κυψέλης της μπαταρίας.
