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電工研究所在锂離子電容器負極預嵌锂技術方面取得重要進展
  作者:張熊    日期:2019-11-26     信息來源:超導與能源新材料研究部 【背景色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色) 】  【字体:
 

  日前,电工研究所超導與能源新材料研究部马衍伟团队在锂离子电容器负极预嵌锂技术方面取得重要进展,相关研究结果发表于材料类顶级期刊Energy Storage Materials (2020,24:160-166),并申请了国家发明专利。

  锂離子電容器是一種介于超級電容器和锂離子電池之間的新型儲能器件,具有高能量密度、高功率密度、可快速充放電、長循環壽命和安全性能好等優點,在軌道交通、電動汽車、新能源發電、航空航天和國防軍事等領域有著廣泛的應用前景。

  負極預嵌锂是制備高性能锂離子電容器的關鍵技術之一。研究創新性提出了以高比容量Li3N作爲锂離子電容器的預嵌锂劑,首次采用幹法工藝制備出活性炭與Li3N複合正極,與軟碳材料負極組裝成軟包裝锂離子電容器。Li3N在首周充電後完全分解爲Li+N2Li+進入負極完成預嵌锂過程,N2通過二次封口工藝排除,不殘留非電化學活性物質。基于電極材料的能量密度達到74.7Wh/kg,功率密度達到12.9kW/kg,且循環10000周後容量保持率爲91%。該方法操作工藝簡單、效率高,易于實現锂離子電容器的規模化制備。

  研究團隊近年來在锂離子電容器規模化制備以及應用示範方面開展了大量的研究工作,取得了一系列的研究成果。在11月舉辦的“2019超級電容産業年會”上,其研究成果“我國自主研發的全碳型锂離子超級電容器實現裝車示範運行”被中國超級電容産業聯盟評選爲“2019中國超級電容産業十大事件之一”。

Li3N預嵌锂過程示意圖