Arealetæthed (mg/cm2):Arealetæthed refererer til massen pr. arealenhed, som i dette tilfælde er (massen pr. arealenhed i regionen, der ignorerer volumen).
Komprimeret densitet (g/cm3):Den komprimerede massefylde angiver massen indeholdt i en enhedsvolumen, hvilket har meget at gøre med selve materialets egenskaber.
Tykkelse:Den samlede tykkelse af materialet og folien er generelt udtrykt i mikron (μm).
Arealetæthed (g/cm3)= Komprimeret tæthed(mg/cm2)/ Tykkelse (μm)
Nøglepunkter i lithium-ion-batteriets arealdensitetsdesign:
Generelt, når man designer et batteri, bestemmes kapaciteten. På dette tidspunkt bestemmes antallet af lag og arealdensiteten ud fra materialets gramkapacitet og andelen af aktive stoffer.
For eksempel, hvis vi bestemmer, at den bifaciale tæthed af et batteri er 30 mg/cm2og komprimeringsdensiteten er 2,5 g/cm3, kan vi beregne dens tykkelse.
Tykkelse=Areal densitet / komprimeret tæthed =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (uden folietykkelse)
Enheden for arealtæthed er (mg/cm2). Jo højere arealtætheden er, jo mere aktive materialer optager den på det samme område af elektroden, og jo højere energitæthed er battericellen.
Reduktion af arealtætheden er den mest effektive måde at designe højenergibatterier på, og forøgelse af arealtætheden er den mest effektive måde at designe højenergibatterier på. Jo mindre arealdensiteten af elektroden er, jo tyndere er tykkelsen, hvilket direkte kan reducere diffusionsafstanden af Li+, og skaden på materialestrukturen forårsaget af den cykliske indsættelse og ekstraktion af lithiumioner er også mindre.
Figur 1- Hurtig opladning af LCO-batterier ved forskellig arealtæthed
Teoretisk set, jo mindre arealtætheden er, jo mere fordelagtigt er det at forbedre hastighedsydelsen. Arealetæthedsdesignet har dog også en nedre grænse, for når arealdensiteten er lille til en vis værdi, kan de store partikler i gyllen ikke passere gennem malingsmaskinens matrice, hvilket resulterer i partikelridser, som også vil have en negativ indvirkning på batteriet.
Derudover har batterier ikke kun satskrav, men også kapacitetskrav. Blot at reducere arealtætheden vil uundgåeligt øge antallet af elektrodelag, og stigningen i antallet af lag øger også risikoen. For nogle 3C-celler er arealdensiteten generelt reduceret for at forbedre batteriets hastighedsydelse. For energilagringsbatterier vil mange vælge at øge arealtætheden og øge battericellens energitæthed.
