Puntos clave del diseño de densidad de área de la batería de iones de litio

Densidad de área (mg/cm ² ): la densidad de área se refiere a la masa por unidad de área, que en este caso es (la masa por unidad de área de la región ignorando el volumen).

Densidad compactada（g/cm ³）： La densidad compactada indica la masa contenida en una unidad de volumen, la cual tiene mucho que ver con las propiedades del material en sí.

Espesor: El espesor total del material y la lámina generalmente se expresa en micras (μm).

Densidad superficial（g/cm ³）= Densidad compactada（mg/cm ²）/Espesor（μm）

Puntos clave del diseño de densidad de área de la batería de iones de litio:

Generalmente, al diseñar una batería, se determina la capacidad. En este momento, el número de capas y la densidad del área se determinan en función de la capacidad en gramos del material y la proporción de sustancias activas.

Por ejemplo, si determinamos que la densidad bifacial de una batería es de 30 mg/cm ² y la densidad de compactación es de 2,5 g/cm ³ , podemos calcular su espesor.

Espesor = Densidad superficial / Densidad compactada =30 mg.cm ² /2,5 g.cm ³ =120 μm (sin espesor de lámina)

La unidad de densidad de área es (mg/cm ² ). Cuanto mayor es la densidad del área, más materiales activos ocupa en la misma área del electrodo y mayor es la densidad de energía de la celda de la batería.

Reducir la densidad del área es la forma más eficaz de diseñar baterías de alta velocidad, y aumentar la densidad del área es la forma más eficaz de diseñar baterías de alta energía. Cuanto menor es la densidad del área del electrodo, más delgado es el espesor, lo que puede reducir directamente la distancia de difusión del Li+, y el daño a la estructura del material causado por la inserción y extracción cíclica de iones de litio también es menor.

Figura 1- Rendimiento de carga rápida de baterías LCO a diferentes densidades de área

En teoría, cuanto menor sea la densidad del área, más beneficioso será mejorar el rendimiento de la tarifa. Sin embargo, el diseño de densidad de área también tiene un límite inferior, porque cuando la densidad de área es pequeña hasta cierto valor, las partículas grandes en la lechada no pueden pasar a través del troquel de la máquina de recubrimiento, lo que resulta en rayones de partículas, que también tendrán un impacto negativo en la batería.

Además, las baterías no sólo tienen requisitos de velocidad, sino también de capacidad. Simplemente reducir la densidad del área aumentará inevitablemente el número de capas de electrodos, y el aumento en el número de capas también aumenta el riesgo. Para algunas celdas 3C, la densidad del área generalmente se reduce para mejorar el rendimiento de la batería. Para las baterías de almacenamiento de energía, muchos optarán por aumentar la densidad de área y aumentar la densidad de energía de la celda de la batería.