Punti chiave della progettazione della densità areale delle batterie agli ioni di litio

Densità areale（mg/cm ²）： La densità areale si riferisce alla massa per unità di area, che in questo caso è (la massa per unità di area della regione ignorando il volume).

Densità compattata（g/cm ³）： La densità compattata indica la massa contenuta in un'unità di volume, che ha molto a che fare con le proprietà del materiale stesso.

Spessore: lo spessore totale del materiale e della lamina è generalmente espresso in micron (μm).

Densità areale（g/cm ³）= Densità compattata（mg/cm ²）/Spessore (μm)

Punti chiave della progettazione della densità area della batteria agli ioni di litio:

Generalmente, quando si progetta una batteria, viene determinata la capacità. In questo momento, il numero di strati e la densità superficiale vengono determinati in base alla grammatura del materiale e alla percentuale di sostanze attive.

Ad esempio, se determiniamo che la densità bifacciale di una batteria è 30 mg/cm ² e la densità di compattazione è 2,5 g/cm ³ , possiamo calcolarne lo spessore.

Spessore = Densità areale / Densità compattata =30 mg.cm ² /2,5 g.cm ³ = 120 μm （senza spessore della lamina）

L'unità di densità areale è (mg/cm ² ). Maggiore è la densità superficiale, maggiore è la quantità di materiali attivi occupata sulla stessa area dell'elettrodo e maggiore è la densità energetica della cella della batteria.

Ridurre la densità areale è il modo più efficace per progettare batterie ad alta velocità, mentre aumentare la densità areale è il modo più efficace per progettare batterie ad alta energia. Minore è la densità superficiale dell'elettrodo, più sottile è lo spessore, che può ridurre direttamente la distanza di diffusione del Li+, e minore è anche il danno alla struttura del materiale causato dall'inserimento ed estrazione ciclica degli ioni di litio.

Figura 1- Prestazioni di ricarica rapida delle batterie LCO a diversa densità areale

Teoricamente, quanto minore è la densità dell'area, tanto più vantaggioso è migliorare la prestazione tariffaria. Tuttavia, il progetto della densità areale ha anche un limite inferiore, poiché quando la densità areale è piccola fino a un certo valore, le particelle grandi nell'impasto liquido non possono passare attraverso lo stampo della macchina di rivestimento, con conseguenti graffi particellari, che avranno anche un impatto negativo sulla batteria.

Inoltre, le batterie non hanno solo requisiti di velocità, ma anche di capacità. La semplice riduzione della densità superficiale aumenterà inevitabilmente il numero di strati di elettrodi e anche l'aumento del numero di strati aumenta il rischio. Per alcune celle 3C, la densità dell'area viene generalmente ridotta per migliorare le prestazioni della batteria. Per le batterie di accumulo dell’energia, molti sceglieranno di aumentare la densità superficiale e aumentare la densità energetica della cella della batteria.