[实用新型]锂离子电容器用预嵌锂装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电容器用预嵌锂装置，属于新能源技术领域。

背景技术

超级电容器是一种介于电池与普通电容之间的储能器件，依靠离子在大比表面积活性物质上的吸附扩散进行储能，具有比功率高，循环寿命长，大电流充放电，环境友好，安全及免维护的优点。锂离子电池主要依靠锂离子在正负极材料的嵌入和脱出实现储能，锂离子在传输扩散过程中类似于“扶摇椅”。锂离子电池具有比能量高、工作电压高、自放电率小、环境友好等优点。液流电池是一类新型的储能电池，不同于其他蓄电池的活性物质以固态形式分布在集流体上，而是活性物质以液态形式存在，正负极电解液分装在不同的储液罐，在泵作用下使溶液在储液罐和反应电堆之间循环流动，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应。

近年来，将某一动力蓄电池特征元素与其他类型电池特征元素通过体系的优化设计，在同一单体内融合，得到兼具两种化学电源储能特征的新型混合蓄电池，以应对高功率密度、高能量密度、高安全性的新能源汽车工况要求。

作为超级电容器与液流电池组合的例子，申请号200610087625.1的中国专利报道了一种基于液相中的电化学活性物质的超级电容器，包括正电极集流体、正电极室、隔离膜、负电极室和负电极集流体，正电极室为固体多孔电极，多孔电极的孔内充满不流动的正电极液体，负电极室为固体多孔电极，多孔电极的孔内充满不流动的负电极液体，正电极液体中含有至少一种正电极电化学活性物质，其电化学氧化还原反应主要发生在正电极内表面，负电极液体中含有至少一种负电极电化学活性物质，其电化学氧化还原反应主要发生在负电极内表面，充电时正极电化学氧化（负极还原）的产物可以在放电时返回充电前的状态。

同样，液流电池也可以与其他类型电池组合，例如，美国A123报道的一种结合液流电池特点的半固态的锂离子可充电电池(US2010/0047671 A1，US2010/0323264 A1，US2011/0274948A1，US2011/0189520 A1，Adv Energy Mater.2011,1,511），具有比相同体系的锂离子电池高的能量密度和功率密度，尤为引人瞩目的是，制作工艺极大简化，成本大幅降低，体积和重量显著减小。国内也开始了与液流电池组合体系的类似研究，申请号201110176501.1的中国专利报道了一种液流水系可充电碱金属离子电池，申请号201110321761.3与申请号201110257854.4的中国专利报道了半液流锂硫电池，申请号201110221941.4的中国专利报道了一种复合集电体的制备及其在锂离子液流电池中的应用，申请号201110175924.1的中国专利报道了一种锂离子液流电池。

从超级电容器和锂离子电池所具有的特点可以看出，锂离子电容器是一种融合了双电层电容器和锂离子电池特征的储能器件，充放电过程中伴随锂离子的扩散传输。申请号200710035205.3的中国专利报道了一种超级电容器与锂离子电池混合储能器件，正极活性电极材料采用锂离子嵌入化合物和多孔炭材料的混合物，负极活性电极材料采用多孔炭材料和石墨类材料的混合物，兼具超级电容器和锂离子电池双功能储能的特点，保持锂离子电池高电压、高能量密度的同时，还具有超级电容器的高功率密度、大电流放电、良好的循环寿命等特性。申请号201010280801.X的中国专利报道了一种磷酸铁锂负载在活性炭作为正极活性物质，制备方法成本低，混合单体的充放电循环性能好，20C倍率下比容量大于60mAh/g。申请号为200410093962.2的中国专利公开了一种高电压超级电容器与锂离子电池混合储能器件，将含银的氧化物的负极材料制成糊状物涂覆在金属箔上，经干燥、辊压制成负极板后，嵌锂再部分脱锂化成，与活性炭正极组成超级电容器，具有约4V的最高工作电压。申请号200810046091.7的中国专利报道了一种含有C, Fe和P元素的高电位超级电容器电极材料，其中C的质量含量不低于10%，工作电位相对于Li⁺/Li可以达到4.3V，有很好的循环稳定性。