【深度】锂电池的面密度、压实密度、厚度全面解析

2024-09-27 14:05:56

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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 μm （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。

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