【深度】锂电池的面密度、压实密度、厚度全面解析

2024-09-27

首先了解这些词的基本概念:


面密度(mg/cm2:指单位面积上的质量,此时为(忽略体积后的区域在单位面积上的质量);


压实密度(g/cm3:表示单位体积内包含的质量,这与材料本身的特性有很大关系;


厚度:单纯料的厚度,加上箔材的总厚度,一般用微米(μm)表示。


公式:


压密(g/cm3=面密度(mg/cm2/厚度(μm


锂电池面密度设计要点:

一般我们在设计电池的时候,我们的容量是确定的,这时候我们根据材料的克容量,活性物质占比,来确定层数,面密度。


假如我们确定了某电池的双面面密度为30 mg/cm2, 压实密度为2.5 g/cm3, 那么就可以算出它的厚度。


厚度=面密度/压密

=30mg.cm2 /2.5 g.cm3=120 μ(不加箔材的厚度)


面密度的单位是(mg/cm2),面密度越高则表示相同面积的极片上,它所占有的活性物质越多,此电芯的能量密度也越高。

降低面密度是设计高倍率电芯最有效的办法,增加面密度是设计高能量电芯最有效的方法。
极片的面密度越小,厚度就越薄,可以直接减少Li+的扩散距离,同时锂离子循环脱嵌对材料结构的破坏也更小。

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图1-不同面密度下LCO电池的快充性能

理论上,面密度越小越有利于倍率性能的提升。但面密度设计也有下限值,因为面密度小到一定值之后,浆料中的大粒径无法通过涂布机模头,导致产生颗粒划痕,也会对电池带来负面影响。
另外电池不仅有倍率要求,同时也有容量要求。一味的减少面密度,势必要增加极片的层数,层数增多也增加了风险。
对于一些3C消费类电池,一般减少面密度,提高电池的倍率性能。而对于储能电池,很多会选择提高面密度,增加电芯的能量密度。



来源:锂电派

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