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锂离子电容器预嵌锂技术及其研究进展①

2018-08-17姚建华韩鹏献韩晓琪崔光磊毕彩丰

电池工业 2018年3期

姚建华,韩鹏献,韩晓琪,崔光磊,毕彩丰

(1.中国海洋大学化学化工学院,山东 青岛 266100;2.中国科学院青岛生物能源与过程研究所,山东 青岛 266101)

随着经济社会的快速发展,新能源作为国家战略性新兴产业备受关注。作为新能源产业的重要支撑和辅助技术,储能技术备受各方关注。面对电动汽车、风力发电、城市轨道交通、电网设备、应急电源、重型卡车、港口机械等重大需求,高能量密度、高功率密度储能器件的开发显得尤为重要。锂离子电容器(Lithium Ion Capacitors,LICs)是一种混合电容器,通常是在锂基有机电解液体系中,采用负极电化学嵌锂结合正极吸附电荷原理储存电能[1-3]。与双电层电容器相比,其总比容量和工作电压显著提升,在保持了功率特性的同时,能量密度得到大幅度提高,兼具了双电层电容器高功率、长寿命和锂离子电池高能量密度特点。因此面向国家重大需求,开发高性能锂离子电容器及其关键制备技术,解决锂离子电容器研制过程中关键问题,可为低碳经济、社会可持续发展提供有力支持,进一步提升我国新技术开发源头创新能力。

通常意义上的锂离子电容器正极一般采用具有多孔结构的高比表面积炭材料,如多孔炭及其复合物[4-8]、多孔石墨烯及其复合物[9-13]等,通过在电极/电解液界面建立双电层储存电能,一般比容量在30 m Ah/g~80 m Ah/g,负极材料一般采用具有电化学嵌/脱锂 功能 的材料,如石墨[14-16]、软炭[17-19]、硬炭[20-22]、钛酸锂[23-25]、硅炭[26,27]等,这些负极材料的嵌锂容量远高于正极多孔炭材料(150 m Ah/g~350 m Ah/g)。……

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