Površinska gostota (mg/cm2):Površinska gostota se nanaša na maso na enoto površine, ki je v tem primeru (masa na enoto površine območja brez upoštevanja prostornine).
Stisnjena gostota (g/cm3):Stisnjena gostota označuje maso, ki jo vsebuje enota prostornine, kar ima veliko opraviti z lastnostmi samega materiala.
Debelina:Skupna debelina materiala in folije je praviloma izražena v mikronih (μm).
Površinska gostota (g/cm3)= Stisnjena gostota (mg/cm2)/ Debelina (μm)
Ključne točke zasnove površinske gostote litij-ionske baterije:
Na splošno se pri načrtovanju baterije določi zmogljivost. Pri tem se določi število slojev in površinska gostota glede na gramsko kapaciteto materiala in delež aktivnih snovi.
Na primer, če ugotovimo, da je bifacialna gostota baterije 30 mg/cm2in gostota stiskanja je 2,5 g/cm3, lahko izračunamo njegovo debelino.
Debelina=Površinska gostota / Stisnjena gostota =30mg.cm2/2,5 g.cm3=120 μm (brez debeline folije)
Enota površinske gostote je (mg/cm2). Večja kot je površinska gostota, več aktivnih materialov zaseda na istem območju elektrode in večja je energijska gostota baterijske celice.
Zmanjšanje površinske gostote je najučinkovitejši način za načrtovanje visokoenergijskih baterij, povečanje površinske gostote pa je najučinkovitejši način za načrtovanje visokoenergijskih baterij. Manjša kot je površinska gostota elektrode, tanjša je debelina, kar lahko neposredno zmanjša difuzijsko razdaljo Li+, manjša pa je tudi poškodba strukture materiala, ki jo povzroči ciklično vstavljanje in ekstrakcija litijevih ionov.
Slika 1- Učinkovitost hitrega polnjenja baterij LCO pri različnih površinskih gostotah
Teoretično velja, da manjša kot je površinska gostota, bolj koristno je izboljšati hitrost. Vendar pa ima zasnova površinske gostote tudi spodnjo mejo, ker ko je površinska gostota majhna do določene vrednosti, veliki delci v gnojevki ne morejo skozi matrico premaznega stroja, kar povzroči praske delcev, ki bodo imeli tudi negativen vpliv na baterijo.
Poleg tega baterije nimajo le zahtev glede hitrosti, ampak tudi zahteve glede zmogljivosti. Preprosto zmanjšanje površinske gostote neizogibno poveča število plasti elektrod, povečanje števila plasti pa poveča tudi tveganje. Pri nekaterih celicah 3C je površinska gostota na splošno zmanjšana, da se izboljša hitrost delovanja baterije. Za baterije za shranjevanje energije se bodo mnogi odločili za povečanje površinske gostote in povečanje energijske gostote baterijske celice.
