[发明专利]稻壳基活性炭作为电极材料的有机系混合电容器

说明书

技术领域

本发明涉及稻壳基活性炭作为电极材料的有机系混合电容器，属于新能源技术领域。

背景技术

超级电容器具有充电速度快，几秒至数分钟内完成；循环寿命长，可达几十万次；工作温度范围宽，可在-40～70℃环境工作；安全性高，免维护，是一种非常有应用前景的动力电池。超级电容器可以与其他类型的动力电池匹配复合电源，在满足节能及新能源汽车的使用要求的同时，大大提高电池的效率，延长电池使用寿命。但由于超级电容器的独特储能方式，增加了复合电源管理系统的复杂性和成本。因此，人们在优化复合电源外部匹配组合的同时，积极探索电池和超级电容器的内部组合，开发融合电池和超级电容器双重特性的混合电容器，在保持超级电容器高功率密度的同时提高能量密度，从而满足汽车使用要求。

1997年俄罗斯的ESMA公司将AC/Ni(OH)₂超级电容器成功用于汽车动力系统，为混合电容器的快速发展奠定了基础。2001年美国Tecordia Technologies的Amatucci等将Li₄Ti₅O₁₂做为负极，与活性炭组装成混合电容器，充放电过程中，活性炭正极表现出明显的双电层特性，电解质阴离子在活性炭表面吸附/脱附；Li⁺在负极嵌入/脱出，器件的能量密度超过20Wh/kg（Journal of The Electrochemical Society,2001,148 (8), A930-A939）。从超级电容器和锂离子电池所具有的特点可以看出，含锂混合电容器是超级电容器提高能量密度和锂离子电池提高功率密度的一个技术选择。

申请号201080051132.7的中国专利公开了日本松下公司的一种预掺杂、低电阻的电化学电容器，该电容器负极电极层中所含的碳材料的表面形成了含有碳酸锂的覆盖膜，正极是在集电体的表面形成了吸附离子的正极电极层。申请号200780024069.6的中国专利公开了日本松下公司的一种电化学电容器用负极的预处理法、制造方法以及使用该制造方法的电化学电容器，过气相法或液相法中在基板上形成锂层，然后转印到负极层的表面。申请号200780034678.X的中国专利公开了日本大发工业株式会社的一种混合电容器，在充放电循环中，用于扩大电位范围的呈现不可逆容量的正极、由可逆地吸附/脱附锂离子的材料构成的负极、以及含锂离子的有机溶剂构成的电解液。申请号200980142601.3的中国专利公开了日本瑞翁株式会社的一种电极以及锂离子混合电容器，该电极具有电极组合物层和集电体，组合物层含有电极活性物质、导电材料和粘合剂，集电体为具有贯通孔的集电体。申请号200910126730.5的中国专利公开了日本信越化学工业株式会社一种非水电解质混合电容器，采用化学气相沉积的方法在锂离子活性材料颗粒表面涂覆石墨导电层。

申请号201110078775.7的中国专利公开了三星电机株式会社的一种锂离子混合电容器及其制造方法，第一电极由包括活性碳、水溶性金属氧化物和水基粘合剂的第一电极材料构成，第二电极由能够可逆地脱嵌锂离子的第二电极材料构成。申请号201110141359.7的中国专利公开了三星电机株式会社的一种制造锂离子混合电容器的方法，利用真空气相沉积法在隔膜的一个表面上形成锂薄膜，该膜与负极接触，预掺杂至负极中，负极集电体为具有多个通孔的网孔型，正极集电体是没有孔的薄片形状。申请号201110324729.0的中国专利公开了三星电机株式会社的一种锂离子混合电容器，正极活性物质包括石墨，其具有0.35～0.38nm的层间距，正极和/或所述负极掺杂有锂离子，掺杂的正极相对于锂离子具有2.1V或更低的电位，掺杂的负极相对于锂离子具有0.1V或更低的电位。申请号201110175590.8的中国专利公开了三星电机株式会社的一种用于锂离子混合电容器的固体电解质膜，该膜是通过锂电解质盐、有机聚合物、以及无机材料的混合物施加在金属的一个或两个表面上制造而成。申请号201110321951.0的中国专利公开了三星电机株式会社的一种锂离子混合电容器，正极活性物质中活性炭的含量为30～60wt%，负极包括预掺杂有锂离子的碳材料，锂离子的掺杂量为所述负极的容量的80～95%。