鋰離子超級(jí)電容器

鋰離子超級(jí)電容器正是考慮到電解電容器優(yōu)異的耐壓特性，結(jié)合鉭電解電容器的陽(yáng)極和電化學(xué)電容器的陰極再加上適當(dāng)?shù)碾娊庖喝芤海M成一種特殊的結(jié)構(gòu)，使它同時(shí)具有電解電容器的高耐壓與電化學(xué)電容器的大容量高儲(chǔ)能密度等優(yōu)點(diǎn)。

即將陽(yáng)極用鉭電解電容器的陽(yáng)極代替，陰極依然采用電化學(xué)電容器的電極，因?yàn)殛帢O材料的比電容很大，與陽(yáng)及電容量相比，可視為超級(jí)電容器的總電容。說(shuō)明該鋰離子超級(jí)電容的總電容量主要是由陽(yáng)極電容的大小來(lái)決定的。又是因?yàn)殛帢O材料的比電容很大，可以做得很薄，盡量減少其所占空間，剩余的有效空間可以用來(lái)擴(kuò)大陽(yáng)極，所以，只要在有效的空間內(nèi)盡可能地提高陽(yáng)極的電容量，就可以提高鋰超容單位體積的儲(chǔ)能密度.

混合超級(jí)電容器是一種結(jié)合了鋰離子電池高能量密度以及電容器的高功率密度、卓越的循環(huán)壽命及其優(yōu)異的快充性能的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，其包括一個(gè)電容器電極、一個(gè)鋰離子電池電極、有機(jī)鋰鹽電解液以及隔膜?；旌铣?jí)電容器結(jié)合鋰離子電池高的比容量以及有機(jī)電解液寬的電壓窗口來(lái)提升其能量密度，而其快充性能由于鋰離子電池電極的嵌鋰以及脫鋰反應(yīng)而有所下降，但是其仍然具有幾分鐘一次的快充性能。目前，混合超級(jí)電容器有兩種構(gòu)型，一種采用鋰離子電池正極(如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元等)材料為正極，大比表面積的活性炭或介孔碳等為負(fù)極；另一種采用鋰離子電池負(fù)極材料為負(fù)極，具有大比表面積的活性炭或者介孔碳等為正極。中介紹了一種混合超級(jí)電容器，其以高比表面積的活性炭或者介孔碳為正極或一元或多元其他金屬元素?fù)诫s的化合物為負(fù)極；另一種混合超級(jí)電容器，其以磷酸鐵鋰和石墨的混合材料為正極，石墨和活性炭的混合材料為負(fù)極。然而，采用鈦酸鋰以及金屬氧化物作為混合超級(jí)電容器負(fù)極活性物質(zhì)，其具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高昂的缺點(diǎn)；而采用石墨類材料作為混合超級(jí)電容器負(fù)極材料，雖然其制備成本低、存量大，但是其較低的理論容量限制了混合超級(jí)電容器能量密度的提升。并且，常用鋰離子電池電極和電容器電極都存在活性位點(diǎn)有限，容量低的劣勢(shì)。此外，上述兩種結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器在制備過程中都涉及正負(fù)極活性物質(zhì)的混料、涂布、輥壓等步驟，制備過程繁瑣，人工和設(shè)備投入大。有鑒于此，特提出本發(fā)明。技術(shù)實(shí)現(xiàn) 目的在于提供一種能夠與電解液中鋰離子合金化的金屬、合金或金屬?gòu)?fù)合材料同時(shí)作為負(fù)極活性材料和負(fù)極集流體在鋰離子混合超級(jí)電容器中的應(yīng)用。上述金屬、合金或金屬?gòu)?fù)合材料同時(shí)作為負(fù)極活性材料和負(fù)極集流體能夠極大地降低鋰離子混合超級(jí)電容器的自重，進(jìn)一步提高鋰離子混合超級(jí)電容器的能量密度和理論比容量，簡(jiǎn)化電容器的生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本且更加環(huán)保。本發(fā)明的第二目的在于提供一種鋰離子混合超級(jí)電容器，該鋰離子混合超級(jí)電容器的負(fù)極為能夠與電解液中鋰離子合金化的金屬、合金或金屬?gòu)?fù)合材料，上述金屬、合金或金屬?gòu)?fù)合材料起到負(fù)極活性材料和負(fù)極集流體的雙重作用，能夠極大地降低電容器的自重，進(jìn)一步提高電容器的能量密度和理論比容量，簡(jiǎn)化電容器的生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本且更加環(huán)保。