Densidade de área (mg/cm2):A densidade areal se refere à massa por unidade de área, que neste caso é (a massa por unidade de área da região ignorando o volume).
Densidade compactada (g/cm3):A densidade compactada indica a massa contida em uma unidade de volume, o que tem muito a ver com as propriedades do próprio material.
Grossura:A espessura total do material e da folha é geralmente expressa em mícrons (μm).
Densidade de área (g/cm3)= Densidade compactada (mg/cm2)/ Espessura (μm)
Pontos principais do projeto de densidade de área da bateria de íons de lítio:
Geralmente, ao projetar uma bateria, a capacidade é determinada. Neste momento, o número de camadas e a densidade areal são determinados com base na capacidade de grama do material e na proporção de substâncias ativas.
Por exemplo, se determinarmos que a densidade bifacial de uma bateria é 30 mg/cm2e a densidade de compactação é de 2,5 g/cm3, podemos calcular sua espessura.
Espessura=Densidade areal / Densidade compactada =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (sem espessura da folha)
A unidade de densidade de área é (mg/cm2). Quanto maior a densidade de área, mais materiais ativos ela ocupa na mesma área do eletrodo e maior a densidade de energia da célula da bateria.
Reduzir a densidade areal é a maneira mais eficaz de projetar baterias de alta taxa, e aumentar a densidade areal é a maneira mais eficaz de projetar baterias de alta energia. Quanto menor a densidade areal do eletrodo, mais fina a espessura, o que pode reduzir diretamente a distância de difusão do Li+, e o dano à estrutura do material causado pela inserção e extração cíclicas de íons de lítio também é menor.
Figura 1- Desempenho de carregamento rápido de baterias LCO em diferentes densidades de área
Teoricamente, quanto menor a densidade areal, mais benéfico é melhorar o desempenho da taxa. No entanto, o design da densidade areal também tem um limite inferior, porque quando a densidade areal é pequena para um determinado valor, as partículas grandes na pasta não conseguem passar pela matriz da máquina de revestimento, resultando em arranhões de partículas, o que também terá um impacto negativo na bateria.
Além disso, as baterias não têm apenas requisitos de taxa, mas também requisitos de capacidade. Simplesmente reduzir a densidade de área aumentará inevitavelmente o número de camadas de eletrodos, e o aumento no número de camadas também aumenta o risco. Para algumas células 3C, a densidade de área é geralmente reduzida para melhorar o desempenho da taxa da bateria. Para baterias de armazenamento de energia, muitos escolherão aumentar a densidade de área e aumentar a densidade de energia da célula da bateria.
