[实用新型]一种固态锂离子电容器

说明书

本实用新型公开了一种固态锂离子电容器，该固态锂离子电容器包括至少一个结构单元，该结构单元包括正极和负极，以及夹叠在正极与负极之间的一层固态电解质，所述正极包括正极集流体和附着在该正极集流体一侧的正极涂料层，负极包括负极集流体和压制在该负极集流体一侧的一层金属锂，正极涂料层和金属锂分别位于固态电解质的两侧。本实用新型的锂离子电容器采用固态电解质，使用金属锂作为负极，固态电解质作为隔膜的同时防止锂枝晶的和热失控的发生，完全消除了电解液泄露造成的安全隐患，使用金属锂代替碳类负极材料，有助于提升体系的能量密度，同时结合多孔集流体，进一步提升体系的能量密度和功率特性。

技术领域

本实用新型涉及一种电化学储能器件，具体为一种固态锂离子电容器装置。

背景技术

锂离子电容器（Lithium-ion capacitor）是一种介于超级电容器和电池之间的新型储能器件，相对于超级电容器，锂离子电容器具有更高的能量密度，同时具有更低的自放电，相对于锂离子电池，锂离子电容器具有更加优异的倍率和低温特性。锂离子电容器在轨道交通、汽车启动电源、智能装备等领域具有广阔的应用前景。

锂离子电容器正极采用比表面大的多孔碳材料，负极采用锂离子电池负极材料，在多次循环的过程中，在负极会出现锂枝晶，造成锂离子电容器内阻增大，容量下降，在锂枝晶积累到一定程度时，有刺穿隔膜造成电芯短路的风险，同时电池存在易燃、易爆、易挥发的有机溶剂，存在很大的安全隐患，并且在工况的使用过程中存在能量密度较低，不能满足需要高能量密度的一个使用要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种新型的锂离子电容器，消除电解液泄漏的安全隐患，同时提高能量密度。

为解决以上技术问题，本实用新型公开了一种固态锂离子电容器，该固态锂离子电容器包括至少一个结构单元，该结构单元包括正极和负极，以及夹叠在正极与负极之间的一层固态电解质，所述正极包括正极集流体和附着在该正极集流体一侧的正极涂料层，负极包括负极集流体和压制在该负极集流体一侧的一层金属锂。正极涂料层和金属锂分别位于固态电解质的两侧。固态电解质可以是有机固态电解质，也可以是无机固态电解质。

进一步地，所述正极集流体为多孔箔材，厚度为15~50μm，优选15~35μm。

进一步地，所述正极集流体的多孔箔材孔隙率10~50%，孔径10~500μm，优选10~50μm。

使用多孔集流体有助于提高锂离子电容器的能量密度，有利于锂离子的运动，有助于提高倍率性能。

进一步地，所述正极集流体的多孔箔材为不锈钢、镍或铝的任意一种。

进一步地，所述金属锂厚度为10~300μm。

进一步地，所述负极集流体为多孔铜箔，厚度为10μm-50μm，优选10~25μm。

进一步地，所述负极集流体的多孔铜箔气孔率为30~70%，孔径为10~500μm，优选10~100μm。

进一步地，金属锂在长度和宽度上均比正极涂料层大1~4mm，固态电解质在长度和宽度上均比金属锂大2~4mm。

本实用新型的锂离子电容器采用固态电解质，使用金属锂作为负极，固态电解质作为隔膜的同时防止锂枝晶的和热失控的发生，完全消除了电解液泄露造成的安全隐患，使用金属锂代替碳类负极材料，有助于提升体系的能量密度，同时结合多孔集流体，进一步提升体系的能量密度和功率特性。

这种结构设计方式避免了锂枝晶造成的安全隐患，为高能量密度高安全的锂离子电容器提供了一种非常好的思路。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的充放电曲线。