Плотность поверхности (мг/см2)2):Плотность поверхности относится к массе на единицу площади, которая в данном случае равна (массе на единицу площади области без учета объема).
Плотность в уплотненном состоянии (г/см3)3):Плотность уплотнения показывает массу, содержащуюся в единице объема, которая во многом связана со свойствами самого материала.
Толщина:Общая толщина материала и фольги обычно выражается в микронах (мкм).
Поверхностная плотность (г/см2)3)= Плотность уплотнения (мг/см2)/ Толщина (мкм)
Ключевые моменты расчета поверхностной плотности литий-ионных аккумуляторов:
Как правило, при проектировании батареи определяется ее емкость. При этом количество слоев и плотность размещения определяются на основе граммовой емкости материала и доли активных веществ.
Например, если мы определим, что двусторонняя плотность батареи составляет 30 мг/см32а плотность уплотнения составляет 2,5 г/см3.3, мы можем рассчитать его толщину.
Толщина=Поверхностная плотность / Плотность уплотнения =30мг.см2/2,5 г.см3=120 мкм (без учета толщины фольги)
Единица поверхностной плотности — (мг/см3).2). Чем выше поверхностная плотность, тем больше активных материалов она занимает на той же площади электрода и тем выше плотность энергии элемента батареи.
Уменьшение поверхностной плотности является наиболее эффективным способом проектирования высокопроизводительных батарей, а увеличение поверхностной плотности является наиболее эффективным способом проектирования высокоэнергетических батарей. Чем меньше поверхностной плотности электрода, тем тоньше толщина, что может напрямую уменьшить расстояние диффузии Li+, а также повреждение структуры материала, вызванное циклической вставкой и извлечением ионов лития, также меньше.
Рисунок 1- Эффективность быстрой зарядки аккумуляторов LCO при различной плотности заряда
Теоретически, чем меньше поверхностная плотность, тем выгоднее улучшить скоростные характеристики. Однако конструкция поверхностной плотности также имеет нижний предел, поскольку, когда поверхностная плотность мала до определенного значения, крупные частицы в суспензии не могут пройти через матрицу машины для нанесения покрытия, что приводит к царапинам частиц, что также негативно сказывается на аккумуляторе.
Кроме того, батареи имеют не только требования к скорости, но и к емкости. Простое уменьшение поверхностной плотности неизбежно увеличит количество слоев электродов, а увеличение количества слоев также увеличивает риск. Для некоторых ячеек 3C поверхностное плотность обычно уменьшается, чтобы улучшить производительность батареи. Для батарей для хранения энергии многие выбирают увеличение поверхностной плотности и увеличение энергетической плотности ячейки батареи.
