Plošná hustota (mg/cm2):Plošná hustota se vztahuje k hmotnosti na jednotku plochy, což je v tomto případě (hmotnost na jednotku plochy oblasti bez ohledu na objem).
Zhutněná hustota (g/cm3):Zhutněná hustota udává hmotnost obsaženou v jednotce objemu, která má hodně společného s vlastnostmi samotného materiálu.
Tloušťka:Celková tloušťka materiálu a fólie se obecně vyjadřuje v mikronech (μm).
Plošná hustota (g/cm3)= Hustota zhutnění (mg/cm2)/ Tloušťka (μm)
Klíčové body návrhu plošné hustoty lithium-iontové baterie:
Obecně se při navrhování baterie určuje kapacita. V tomto okamžiku se počet vrstev a plošná hustota stanoví na základě gramové kapacity materiálu a podílu účinných látek.
Pokud například určíme, že bifaciální hustota baterie je 30 mg/cm2a hustota zhutnění je 2,5 g/cm3, můžeme vypočítat jeho tloušťku.
Tloušťka=Plošná hustota / Zhutněná hustota =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (bez tloušťky fólie)
Jednotkou plošné hustoty je (mg/cm2). Čím vyšší je plošná hustota, tím více aktivních materiálů zabírá na stejné ploše elektrody a tím vyšší je hustota energie článku baterie.
Snížení plošné hustoty je nejúčinnějším způsobem, jak navrhnout vysokovýkonné baterie, a zvýšení plošné hustoty je nejúčinnějším způsobem, jak navrhnout vysokoenergetické baterie. Čím menší je plošná hustota elektrody, tím je tloušťka tenčí, což může přímo snižovat difúzní vzdálenost Li+ a menší je i poškození struktury materiálu způsobené cyklickým vkládáním a extrakcí iontů lithia.
Obrázek 1- Rychlé nabíjení baterií LCO při různé plošné hustotě
Teoreticky, čím menší je plošná hustota, tím výhodnější je zlepšit rychlostní výkon. Návrh plošné hustoty má však také spodní limit, protože když je plošná hustota malá na určitou hodnotu, velké částice v kaši nemohou projít matricí potahovacího stroje, což má za následek poškrábání částic, které bude mít také negativní dopad na baterii.
Kromě toho mají baterie nejen požadavky na rychlost, ale také na kapacitu. Pouhé snížení plošné hustoty nevyhnutelně zvýší počet elektrodových vrstev a zvýšení počtu vrstev také zvyšuje riziko. U některých článků 3C je plošná hustota obecně snížena, aby se zlepšila rychlost baterie. U baterií pro skladování energie se mnozí rozhodnou zvýšit plošnou hustotu a zvýšit hustotu energie bateriového článku.
