Litija jonu akumulatora zonas blīvuma dizaina galvenais punkts

Platības blīvums (mg/cm²):Platības blīvums attiecas uz masu uz laukuma vienību, kas šajā gadījumā ir (masa uz reģiona laukuma vienību, neņemot vērā tilpumu).

Sablīvētais blīvums (g/cm³):Saspiestais blīvums norāda tilpuma vienībā esošo masu, kas lielā mērā ir saistīta ar paša materiāla īpašībām.

Biezums:Materiāla un folijas kopējo biezumu parasti izsaka mikronos (μm).

Platības blīvums (g/cm³)= Sablīvēts blīvums (mg/cm²)/ Biezums (μm)

Litija jonu akumulatora lokālā blīvuma dizaina galvenie punkti:

Parasti, projektējot akumulatoru, tiek noteikta jauda. Šajā laikā slāņu skaits un platības blīvums tiek noteikts, pamatojoties uz materiāla gramu ietilpību un aktīvo vielu proporciju.

Piemēram, ja mēs nosakām, ka akumulatora bifaciālais blīvums ir 30 mg/cm²un blīvēšanas blīvums ir 2,5 g/cm³, mēs varam aprēķināt tā biezumu.

Biezums=Laukuma blīvums/saspiestais blīvums =30mg.cm²/2,5 g.cm³=120 μm (bez folijas biezuma)

Platības blīvuma mērvienība ir (mg/cm²). Jo lielāks ir apgabala blīvums, jo vairāk aktīvo materiālu tas aizņem tajā pašā elektroda laukumā, un jo lielāks ir akumulatora elementa enerģijas blīvums.

Teritorijas blīvuma samazināšana ir visefektīvākais veids, kā izstrādāt augstas jaudas akumulatorus, un platības blīvuma palielināšana ir visefektīvākais veids, kā izstrādāt augstas enerģijas baterijas. Jo mazāks ir elektroda platības blīvums, jo plānāks ir biezums, kas var tieši samazināt Li+ difūzijas attālumu, kā arī mazāks ir materiāla struktūras bojājums, ko izraisa litija jonu cikliskā ievietošana un ekstrakcija.

Attēls 1- LCO akumulatoru ātrās uzlādes veiktspēja ar dažādu platību blīvumu

Teorētiski, jo mazāks ir apgabala blīvums, jo izdevīgāk ir uzlabot ātruma veiktspēju. Tomēr platības blīvuma konstrukcijai ir arī zemāka robeža, jo, ja platības blīvums ir mazs līdz noteiktai vērtībai, vircas lielās daļiņas nevar iziet cauri pārklāšanas iekārtas matricai, kā rezultātā rodas daļiņu skrāpējumi, kuriem arī būs negatīva ietekme uz akumulatoru.

Turklāt akumulatoriem ir ne tikai prasības attiecībā uz ātrumu, bet arī jaudas prasības. Vienkārši samazinot platības blīvumu, neizbēgami palielināsies elektrodu slāņu skaits, un slāņu skaita palielināšanās arī palielina risku. Dažām 3C šūnām apgabala blīvums parasti tiek samazināts, lai uzlabotu akumulatora darbības ātrumu. Enerģijas uzkrāšanas akumulatoriem daudzi izvēlēsies palielināt apgabala blīvumu un palielināt akumulatora elementa enerģijas blīvumu.