Površinska gustina (mg/cm2):Površinska gustina se odnosi na masu po jedinici površine, što je u ovom slučaju (masa po jedinici površine regije zanemarujući zapreminu).
Zbijena gustina (g/cm3):Zbijena gustina označava masu sadržanu u jediničnoj zapremini, što ima mnogo veze sa svojstvima samog materijala.
debljina:Ukupna debljina materijala i folije općenito se izražava u mikronima (μm).
Površinska gustina (g/cm3)= Zbijena gustina (mg/cm2)/ Debljina (μm)
Ključne točke dizajna površinske gustine litijum-jonske baterije:
Općenito, pri dizajniranju baterije se određuje kapacitet. U tom trenutku se broj slojeva i površinska gustina određuju na osnovu gramskog kapaciteta materijala i udjela aktivnih tvari.
Na primjer, ako utvrdimo da je bifacijalna gustina baterije 30 mg/cm2a gustina zbijanja je 2,5 g/cm3, možemo izračunati njegovu debljinu.
Debljina=Površinska gustina / Zbijena gustina =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (bez debljine folije)
Jedinica za površinsku gustinu je (mg/cm2). Što je površinska gustoća veća, više aktivnih materijala zauzima na istoj površini elektrode i veća je gustoća energije ćelije baterije.
Smanjenje površinske gustine je najefikasniji način za dizajniranje baterija visoke brzine, a povećanje površinske gustine je najefikasniji način dizajniranja baterija visoke energije. Što je manja površinska gustoća elektrode, to je tanja debljina, što može direktno smanjiti difuzijsku udaljenost Li+, a manja su i oštećenja na strukturi materijala uzrokovana cikličnim ubacivanjem i ekstrakcijom litijum jona.
Slika 1- Performanse brzog punjenja LCO baterija pri različitoj površinskoj gustini
Teoretski, što je manja površinska gustina, to je korisnije za poboljšanje performansi brzine. Međutim, dizajn površinske gustoće također ima donju granicu, jer kada je površinska gustina mala do određene vrijednosti, velike čestice u suspenziji ne mogu proći kroz matricu mašine za premazivanje, što dovodi do ogrebotina čestica, koje će također imati negativan uticaj na bateriju.
Osim toga, baterije ne samo da imaju zahtjeve za brzinu, već i zahtjeve za kapacitetom. Jednostavno smanjenje površinske gustine neizbježno će povećati broj slojeva elektroda, a povećanje broja slojeva također povećava rizik. Za neke 3C ćelije, površinska gustina je općenito smanjena kako bi se poboljšale performanse baterije. Za baterije za pohranu energije, mnogi će odlučiti povećati gustoću površine i povećati gustoću energije baterije baterije.
