จุดสำคัญของการออกแบบความหนาแน่นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ความหนาแน่นของพื้นที่ (มก./ซม.)²):ความหนาแน่นของพื้นที่หมายถึงมวลต่อหน่วยพื้นที่ ซึ่งในกรณีนี้คือ (มวลต่อหน่วยพื้นที่ของภูมิภาคโดยไม่สนใจปริมาตร)

ความหนาแน่นอัดแน่น (ก./ซม.)³):ความหนาแน่นที่อัดแน่นบ่งบอกถึงมวลที่มีอยู่ในปริมาตรต่อหน่วย ซึ่งมีผลอย่างมากต่อคุณสมบัติของวัสดุนั้นเอง

ความหนา:ความหนารวมของวัสดุและฟอยล์โดยทั่วไปแสดงเป็นไมครอน (μm)

ความหนาแน่นพื้นที่ (ก./ซม.)³)= ความหนาแน่นอัดแน่น(มก./ซม.²)/ ความหนา(ไมโครเมตร)

จุดสำคัญของการออกแบบความหนาแน่นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน:

โดยทั่วไป เมื่อออกแบบแบตเตอรี่ ความจุจะถูกกำหนดขึ้น ในขั้นตอนนี้ จำนวนชั้นและความหนาแน่นของพื้นที่จะถูกกำหนดขึ้นโดยอิงตามความจุเป็นกรัมของวัสดุและสัดส่วนของสารออกฤทธิ์

ตัวอย่างเช่น หากเรากำหนดว่าความหนาแน่นสองด้านของแบตเตอรี่คือ 30 มก./ซม.²และความหนาแน่นของการอัดแน่นคือ 2.5 g/cm³, เราก็สามารถคำนวณความหนาของมันได้

ความหนา=ความหนาแน่นในพื้นที่ / ความหนาแน่นเมื่ออัดแน่น =30มก.ซม.²/2.5 ก.ซม.³=120 μm (ไม่รวมความหนาของฟอยล์)

หน่วยของความหนาแน่นพื้นที่คือ (มก./ซม.)²) ยิ่งความหนาแน่นของพื้นที่สูงขึ้น ก็จะยิ่งครอบครองวัสดุที่ใช้งานได้ในพื้นที่เดียวกันของอิเล็กโทรดมากขึ้น และความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์แบตเตอรี่ก็จะสูงขึ้นเช่นกัน

การลดความหนาแน่นของพื้นที่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการออกแบบแบตเตอรี่อัตราสูง และการเพิ่มความหนาแน่นของพื้นที่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการออกแบบแบตเตอรี่พลังงานสูง ยิ่งความหนาแน่นของพื้นที่ของอิเล็กโทรดเล็กลง ความหนาก็จะยิ่งบางลง ซึ่งสามารถลดระยะการแพร่กระจายของ Li+ ได้โดยตรง และความเสียหายต่อโครงสร้างวัสดุที่เกิดจากการแทรกและการแยกไอออนลิเธียมแบบวงจรก็มีขนาดเล็กลงเช่นกัน

รูปที่ 1- ประสิทธิภาพการชาร์จเร็วของแบตเตอรี่ LCO ที่ความหนาแน่นพื้นที่ต่างกัน

ในทางทฤษฎี ยิ่งความหนาแน่นของพื้นที่เล็กลง การปรับปรุงประสิทธิภาพอัตราก็จะยิ่งมีประโยชน์มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การออกแบบความหนาแน่นของพื้นที่ยังมีขีดจำกัดที่ต่ำกว่า เนื่องจากเมื่อความหนาแน่นของพื้นที่เล็กถึงค่าหนึ่ง อนุภาคขนาดใหญ่ในสารละลายจะไม่สามารถผ่านแม่พิมพ์ของเครื่องเคลือบได้ ส่งผลให้เกิดรอยขีดข่วนจากอนุภาค ซึ่งจะส่งผลเชิงลบต่อแบตเตอรี่ด้วย

นอกจากนี้ แบตเตอรี่ไม่เพียงแต่มีข้อกำหนดอัตราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อกำหนดด้านความจุด้วย การลดความหนาแน่นของพื้นที่เพียงอย่างเดียวจะทำให้จำนวนชั้นของอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการเพิ่มจำนวนชั้นยังเพิ่มความเสี่ยงอีกด้วย สำหรับเซลล์ 3C บางเซลล์ ความหนาแน่นของพื้นที่โดยทั่วไปจะลดลงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพอัตราของแบตเตอรี่ สำหรับแบตเตอรี่เก็บพลังงาน หลายๆ เซลล์จะเลือกเพิ่มความหนาแน่นของพื้นที่และเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์แบตเตอรี่