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锂离子超级电容器

2022-11-01 16:42:27

      锂离子超级电容器正是考虑到电解电容器优异的耐压特性,结合钽电解电容器的阳极和电化学电容器的阴极再加上适当的电解液溶液,组成一种特殊的结构,使它同时具有电解电容器的高耐压与电化学电容器的大容量高储能密度等优点。5.5V C406469.jpeg

       即将阳极用钽电解电容器的阳极代替,阴极依然采用电化学电容器的电极,因为阴极材料的比电容很大,与阳及电容量相比,可视为超级电容器的总电容。说明该锂离子超级电容的总电容量主要是由阳极电容的大小来决定的。又是因为阴极材料的比电容很大,可以做得很薄,尽量减少其所占空间,剩余的有效空间可以用来扩大阳极,所以,只要在有效的空间内尽可能地提高阳极的电容量,就可以提高锂超容单位体积的储能密度.

         混合超级电容器是一种结合了锂离子电池高能量密度以及电容器的高功率密度、卓越的循环寿命及其优异的快充性能的新型储能系统,其包括一个电容器电极、一个锂离子电池电极、有机锂盐电解液以及隔膜。混合超级电容器结合锂离子电池高的比容量以及有机电解液宽的电压窗口来提升其能量密度,而其快充性能由于锂离子电池电极的嵌锂以及脱锂反应而有所下降,但是其仍然具有几分钟一次的快充性能。目前,混合超级电容器有两种构型,一种采用锂离子电池正极(如钴酸锂、磷酸铁锂、三元等)材料为正极,大比表面积的活性炭或介孔碳等为负极;另一种采用锂离子电池负极材料为负极,具有大比表面积的活性炭或者介孔碳等为正极。中介绍了一种混合超级电容器,其以高比表面积的活性炭或者介孔碳为正极或一元或多元其他金属元素掺杂的化合物为负极;另一种混合超级电容器,其以磷酸铁锂和石墨的混合材料为正极,石墨和活性炭的混合材料为负极。然而,采用钛酸锂以及金属氧化物作为混合超级电容器负极活性物质,其具有生产工艺复杂、对环境污染严重、生产成本高昂的缺点;而采用石墨类材料作为混合超级电容器负极材料,虽然其制备成本低、存量大,但是其较低的理论容量限制了混合超级电容器能量密度的提升。并且,常用锂离子电池电极和电容器电极都存在活性位点有限,容量低的劣势。此外,上述两种结构的超级电容器在制备过程中都涉及正负极活性物质的混料、涂布、辊压等步骤,制备过程繁琐,人工和设备投入大。有鉴于此,特提出本发明。技术实现          目的在于提供一种能够与电解液中锂离子合金化的金属、合金或金属复合材料同时作为负极活性材料和负极集流体在锂离子混合超级电容器中的应用。上述金属、合金或金属复合材料同时作为负极活性材料和负极集流体能够极大地降低锂离子混合超级电容器的自重,进一步提高锂离子混合超级电容器的能量密度和理论比容量,简化电容器的生产工艺、降低生产成本且更加环保。本发明的第二目的在于提供一种锂离子混合超级电容器,该锂离子混合超级电容器的负极为能够与电解液中锂离子合金化的金属、合金或金属复合材料,上述金属、合金或金属复合材料起到负极活性材料和负极集流体的双重作用,能够极大地降低电容器的自重,进一步提高电容器的能量密度和理论比容量,简化电容器的生产工艺、降低生产成本且更加环保。

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