Belangrijkste punten van het ontwerp van de oppervlaktedichtheid van lithium-ionbatterijen

Oppervlaktedichtheid (mg/cm ² ): Oppervlaktedichtheid verwijst naar de massa per oppervlakte-eenheid, wat in dit geval is (de massa per oppervlakte-eenheid van de regio waarbij het volume wordt genegeerd).

Gecomprimeerde dichtheid (g/cm ³ ): De gecomprimeerde dichtheid geeft de massa aan die zich in een eenheidsvolume bevindt, wat veel te maken heeft met de eigenschappen van het materiaal zelf.

Dikte: De totale dikte van het materiaal en de folie wordt doorgaans uitgedrukt in micron (μm).

Oppervlaktedichtheid（g/cm ³）= Gecompacteerde dichtheid (mg/cm ²）/Dikte (μm)

Belangrijkste punten van het ontwerp van de oppervlaktedichtheid van lithium-ionbatterijen:

Over het algemeen wordt bij het ontwerpen van een batterij de capaciteit bepaald. Op dit moment worden het aantal lagen en de oppervlaktedichtheid bepaald op basis van de gramcapaciteit van het materiaal en het aandeel actieve stoffen.

Als we bijvoorbeeld vaststellen dat de tweezijdige dichtheid van een batterij 30 mg/cm ² bedraagt ​​en de verdichtingsdichtheid 2,5 g/cm ³ , kunnen we de dikte ervan berekenen.

Dikte = oppervlaktedichtheid / gecompacteerde dichtheid =30mg.cm ² /2,5 g.cm ³ =120 μm (zonder foliedikte)

De eenheid van oppervlaktedichtheid is (mg/cm2 ⁾ . Hoe hoger de oppervlaktedichtheid, hoe meer actieve materialen het inneemt op hetzelfde gebied van de elektrode, en hoe hoger de energiedichtheid van de batterijcel.

Het verminderen van de oppervlaktedichtheid is de meest effectieve manier om batterijen met een hoog vermogen te ontwerpen, en het vergroten van de oppervlaktedichtheid is de meest effectieve manier om batterijen met een hoog energieverbruik te ontwerpen. Hoe kleiner de oppervlaktedichtheid van de elektrode, hoe dunner de dikte, wat de diffusieafstand van Li+ direct kan verkleinen, en de schade aan de materiaalstructuur veroorzaakt door de cyclische insertie en extractie van lithiumionen is ook kleiner.

Figuur 1 - Snelle oplaadprestaties van LCO-batterijen bij verschillende oppervlaktedichtheid

Theoretisch geldt dat hoe kleiner de oppervlaktedichtheid is, hoe gunstiger het is om de snelheidsprestaties te verbeteren. Het ontwerp van de oppervlaktedichtheid heeft echter ook een ondergrens, omdat wanneer de oppervlaktedichtheid klein is tot een bepaalde waarde, de grote deeltjes in de slurry niet door de matrijs van de coatingmachine kunnen gaan, wat resulteert in deeltjeskrassen, die ook een negatieve invloed op de batterij.

Bovendien hebben batterijen niet alleen snelheidsvereisten, maar ook capaciteitsvereisten. Het simpelweg verminderen van de oppervlaktedichtheid zal onvermijdelijk het aantal elektrodelagen vergroten, en de toename van het aantal lagen vergroot ook het risico. Voor sommige 3C-cellen wordt de oppervlaktedichtheid doorgaans verlaagd om de prestatie van de batterij te verbeteren. Bij energieopslagbatterijen zullen velen ervoor kiezen om de oppervlaktedichtheid en de energiedichtheid van de batterijcel te vergroten.