CN111105938A - 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 - Google Patents
锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111105938A CN111105938A CN201811257994.XA CN201811257994A CN111105938A CN 111105938 A CN111105938 A CN 111105938A CN 201811257994 A CN201811257994 A CN 201811257994A CN 111105938 A CN111105938 A CN 111105938A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- negative electrode
- carbon
- charging
- super capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 82
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N [Li][C] Chemical compound [Li][C] YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 9
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 229910011140 Li2C2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 abstract description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- -1 lithium carbide compound Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- TXLQIRALKZAWHN-UHFFFAOYSA-N dilithium carbanide Chemical compound [Li+].[Li+].[CH3-].[CH3-] TXLQIRALKZAWHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 4
- 229910013100 LiNix Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910010177 Li2MoO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001216 Li2S Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010710 LiFePO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013191 LiMO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N lithium nitride Chemical compound [Li]N([Li])[Li] IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/04—Hybrid capacitors
- H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明介绍了一种新型负极预嵌锂的方法。在多孔碳或导电聚合物及其复合物正极的制备过程中，加入锂碳二元化合物，其占正极质量的10‑30％，制成电极后与可嵌锂金属氧化物或炭质嵌锂负极组装成锂离子超级电容器，通过首圈充电过程使正极中的碳化锂分解使得金属锂进入负极，实现对负极进行深度为50‑85％的预嵌锂处理。正极加入高含量的锂源锂碳化合物经过首圈化成后，正极的容量性能的发挥受影响。对负极进行预嵌锂可从一定程度上防止充放电过程中电解液中本体离子浓度的降低和阴离子在正极的不可逆吸附，从而达到改善锂离子超级电容器的充放电性能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子超级电容器技术领域，属于电化学储能技术领域。
背景技术
近年来，一种由双电层电容器电极和二次电池电极构成的电化学混合超级电容器成为研发热点，该混合超级电容器正极采用基于界面电荷吸脱附形成双电层而进行储能的碳材料，负极采用基于锂离子嵌入/脱出而进行储能的金属氧化物或可嵌锂的炭质材料。因其负极的储能机理和锂离子电池体系的一样，故也将其称为：锂离子超级电容器。一般地，在锂离子超级电容器体系中，对于嵌锂负极来说，其在首次充放电过程都存在一定程度的不可逆嵌锂，这种电化学行为会导致相同摩尔数的电解液阴离子在活性炭正极表面的不可逆吸附，最终导致电解液离子浓度的降低和电极容量的衰减，影响锂离子超级电容器体系的充放电性能。可以通过对负极进行一定深度的预嵌锂来解决上述问题，同时可以降低负极的嵌锂电位并一直保持降低的电位，这将改善锂离子超级电容器的充放电性能，如效率、循环稳定性及大电流充放电特性等。
目前，对负极进行预嵌锂的方法主要是：以金属锂作为第三极，通过外短路的方法对负极进行预嵌锂，该方法存在许多缺点：首先，金属作为一极引入锂离子电容器体系会带来安全问题；其次，电池组装制造工艺复杂，对环境要求苛刻；再次，外短路嵌锂过程不易控制；最后，锂离子电容器体系需增加近一倍的电解液和隔膜等以用于预嵌锂。
另外，还有报道通过在正极中引入非金属锂第三极(即具有一定不可逆脱锂性质的富锂化合物，如LiFePO4、LiMO2，其中M＝Co、Ni、Mn等及LiNixZ1-xO2其中Z＝Mn、Co、Fe、La、V、Al、Mg,、Zn，0<x>1)的方法对负极进行预嵌锂，该方法的缺点是：伴随富锂化合物中的锂嵌入负极，会生成没有活性的产物或者有未反应的富锂化合物，这些物质残留在正极会影响锂离子超级电容器的电化学性能。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺点，提供一种锂离子超级电容器负极的预嵌锂方法，其目的是解决锂离子超级电容器电解液中离子浓度衰减幅度大的问题，同时进一步改善锂离子超级电容器的充放电特性，如效率、容量、大电流充放电特性及循环稳定性等。
为了解决上述技术问题和实现对锂离子超级电容器性能的改善，本发明在以多孔碳材料(如活性炭纤维、活性炭粉末、碳纳米管、石墨烯等)为正极，以可嵌锂炭质材料(如软碳、硬碳、石墨、中间相碳微球等)为负极，以LiClO4、LiPF6、LiBF4等锂盐的有机溶液为电解液的锂离子超级电容器体系中，引入非金属第三极对负极进行深度为50％-85％的预嵌锂，解决因负极不可逆嵌锂而导致的阴离子在正极的不可逆吸附和电解液本体离子浓度降低的问题，同时进一步改善锂离子超级电容器的充放电特性。非金属锂第三极主要成分是具有一定不可逆脱嵌锂性质的碳锂二元化合物如Li2C2、Li4C、Li6C2、Li8C3、Li6C3等。在多孔碳材料或导电聚合物正极制备过程中，第三极碳锂二元化合物以10-30％的质量比掺入，制成电极后与负极直接组装成锂离子超级电容器，在其首圈的活化过程中实现对负极的预嵌锂。进行不可逆脱锂后的产物为单质碳，留存在正极中，有助于提高正极的容量发挥和倍率性能提高。
具体技术方案如下：
采用含有质量含量10-30％(优选20-25％)锂碳二元化合物的正极，与可嵌锂的负极和隔膜组装锂离子超级电容器后置于一容器内，对可嵌锂的负极实现理论比容量的50-85％(优选60-80％)的预嵌锂量；向容器内注入电解液，对锂离子超级电容器进行首次充电至充电截止电压，充电结束则对负极的预嵌锂过程结束。
锂碳二元化合物为Li2C2、Li4C、Li6C2、Li8C3、Li6C3中的一种或一种以上；正极材料与负极材料质量比(1-2):1；
可嵌锂负极材料为软碳、硬碳、石墨、中间相碳微球中的一种或二种以上。
充电条件为恒流充电：对电池进行首次充电在0.007-0.1C倍率下，充电截至电压到3.8-4.5V。
正极材料为多孔碳材料中的一种或二种以上，多孔碳材料为活性炭纤维、活性炭粉末、碳纳米管、石墨烯中的一种或二种以上；
以LiClO4、LiPF6、LiBF4中的一种或二种以上锂盐的有机溶液为电解液，质量浓度为1摩尔每升。
电解液的溶剂为体积比1:1的EC:DEC。
本发明的有益结果为：
(1)与采用金属锂预嵌锂的方法比：锂离子电容器的组装工艺得到简化，安全性能得到明显改善；富锂化合物掺杂在正极材料中，通过首圈的活化就能实现对负极的预嵌锂，比用金属锂外短路的方法更安全、可靠、易控；本发明可以明显减小锂离子超级电容器隔膜和电解液的用量，降低成本。
(2)与同样采用Li6CoO4、Li2MoO3、LiNixZ1-xO2等富锂化合物以及Co/LiF、Co/Li2O、Co/Li2S等基于转化反应机制的化合物掺杂在正极中，通过活化完成负极预嵌锂的方法比：本发明的方法在活化后即完成预嵌锂后不会生成锂化合物残留在正极中，不会导致正极容量的衰减。
(3)与同样采用Li2O和Li3N掺杂在正极中，通过活化完成负极预嵌锂的方法比：本发明的方法在活化后即完成预嵌锂后，正极中不会因产生气体而留下空洞而影响正极的高倍率循环性能。同时，锂碳二元化合物分解生成的碳可以作为导电骨架存在于正极中，提高电池在高倍率下的循环稳定性。
(4)正极中加入10％以上的锂源锂碳化合物时，经过首圈活化，正极容量性能不会受到不利影响，同时实现对负极的深度预嵌锂，降低负极的工作电位，从而提高正极的工作电位，最终达到提高全电池能量密度的目的。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
对比例1：
在活性炭正极中加入质量百分比为5％的Li3N，以锂片为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装半电池。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，测试正极的循环性能。
对比例2：
以活性炭为活性材料制备正极，不添加锂源材料，以锂片为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装半电池。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，测试正极的循环性能。
对比例3：
在活性炭正极中加入质量百分比为5％的Li2C2，以锂片为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装半电池。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，测试正极的循环性能。
对比例4：
在活性炭正极中加入质量百分比为25％的Li6CoO4，以锂片为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装半电池。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，测试正极的循环性能。
对比例5：
在活性炭正极中加入质量百分比为24％的Co/Li2S，以锂片为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装半电池。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，测试正极的循环性能。
实施例1：
在活性炭正极中加入质量百分比为22％的Li2C2，以锂片为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装半电池。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为62％的预嵌锂，测试首圈活化后正极比容量。
实施例2：
在活性炭正极中加入质量百分比为10％的Li2C2，以硬碳为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为50％的预嵌锂。
实施例3：
在活性炭正极中加入质量百分比为30％的Li2C2，以硬碳为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为85％的预嵌锂。
实施例4：
在活性炭正极中加入质量百分比为30％的Li2C2，以中间相碳微球为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为80％的预嵌锂。
实施例5：
在活性炭正极中加入质量百分比为30％的Li2C2，以石墨为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为78％的预嵌锂。
实施例6：
在活性炭正极中加入质量百分比为28％的Li8C3，以中间相碳微球为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为80％的预嵌锂。
实施例7：
在活性炭正极中加入质量百分比为20％的Li2C2，以硬碳为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为60％的预嵌锂。
实施例8：
在活性碳纤维正极中加入质量百分比为25％的Li2C2，以硬碳为负极，1M的LiPF6/EC:DEC(体积比1:1)为电解液，cellgard2400为隔膜组装锂离子超级电容器。对电池进行首次充电在0.05C倍率下，充电截至电压到4.2V，对负极实现深度为80％的预嵌锂。
从附表的测试结果中可以得出以下结论：
(1)从实施例1、对比例4和5的测试结果可以看出：实施例1中经过首圈活化后正极比容量为42mAh/g，高于对比例4和5的正极比容量值。说明与同样采用Li6CoO4和Co/Li2S等化合物掺杂在正极中，通过活化完成负极预嵌锂的方法比：本发明的方法(如实施例1结果显示)在活化后即完成预嵌锂后不会生成锂化合物残留在正极中，使正极发挥出较高的比容量。
(2)从对比例1和3的测试结果可以看出：对比例3中正极经过首圈活化后循环1000次容量保持率高达88％，高于对比例1的容量保持率值(78％)。该结果说明与同样采用Li3N掺杂在正极中，通过活化完成负极预嵌锂的方法比：本发明的方法在活化后即完成预嵌锂后，正极中不会因产生气体而留下空洞而影响正极的高倍率循环性能。同时，锂碳二元化合物分解生成的碳可以作为导电骨架存在于正极中，提高电池在高倍率下的循环稳定性。
(3)从实施例1和对比例2的测试结果可以看出：与对比例2相比，实施例1中正极中加入10％以上的锂源锂碳化合物时，经过首圈活化，正极容量性能不会受到明显的不利影响，其比容量几乎与对比例2的一致。
(4)本发明中正极中加入10％以上的锂源锂碳化合物时，经过首圈活化，正极容量性能不会受到不利影响，同时实现对负极的深度预嵌锂，降低负极的工作电位，从而提高正极的工作电位，最终达到提高全电池能量密度的目的，实施例2—8可以证明，同时，由实施例2-8可以看出，本发明中，锂碳化合物占正极总质量的20-25％，对可嵌锂的负极实现理论比容量60-80％时，得到的锂离子超级电容器性能最佳，比能量高达88-90Wh/kg。综上，本发明的优选值为：a.锂碳化合物占正极总质量的20-25％为优选范围，同时对可嵌锂的负极实现理论比容量60-80％为优选嵌锂量范围。
附表各对比例和实施例的测试结果
Claims (5)
1.锂离子超级电容器负极预嵌锂方法，其特征在于：采用含有质量含量占正极总质量10-30％(优选20-25％)锂碳二元化合物的正极，与可嵌锂的负极和隔膜组装锂离子超级电容器后置于一容器内，向容器内注入电解液，对锂离子超级电容器进行首次充电至充电截止电压，充电结束则对负极的预嵌锂过程结束，对可嵌锂的负极实现理论比容量50-85％(优选60-80％)的预嵌锂量。
2.按照权利要求1所述负极预嵌锂方法，其特征在于：锂碳二元化合物为Li2C2、Li4C、Li6C2、Li8C3、Li6C3中的一种或一种以上；正极材料与负极材料质量比(1-2):1；
可嵌锂负极材料为软碳、硬碳、石墨、中间相碳微球中的一种或二种以上。
3.按照权利要求1所述负极预嵌锂方法，其特征在于：充电条件为恒流充电：对电池进行首次充电在0.007-0.1C倍率下，充电截至电压到3.8-4.5V。
4.按照权利要求1或3所述负极预嵌锂方法，其特征在于：正极材料为多孔碳材料中的一种或二种以上，多孔碳材料为活性炭纤维、活性炭粉末、碳纳米管、石墨烯中的一种或二种以上；
以LiClO4、LiPF6、LiBF4中的一种或二种以上锂盐的有机溶液为电解液，质量浓度为1摩尔每升。
5.按照权利要求4所述负极预嵌锂方法，其特征在于：电解液的溶剂为体积比1:1的EC:DEC。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811257994.XA CN111105938A (zh) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811257994.XA CN111105938A (zh) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111105938A true CN111105938A (zh) | 2020-05-05 |
Family
ID=70419030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811257994.XA Pending CN111105938A (zh) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111105938A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113593928A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 北京蒙京石墨新材料科技研究院有限公司 | 锂离子电容器及其预嵌锂方法 |
| CN114597353A (zh) * | 2020-12-04 | 2022-06-07 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种改性石墨化碳负极及其应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101252043A (zh) * | 2007-04-25 | 2008-08-27 | 北京理工大学 | 一种锂离子超级电容器负极的预嵌锂方法 |
| US20140272584A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | GM Global Technology Operations LLC | Method for pre-lithiation of the negative electrode in lithium ion batteries |
| CN104538194A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-22 | 天津大学 | 采用预锂化硬炭负极的锂离子电容器的制备方法 |
| CN105552344A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-04 | 中国科学院物理研究所 | 一种锂离子电池正极片、锂离子电池及其制备方法 |
| CN106601489A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-04-26 | 宁波中车新能源科技有限公司 | 一种无需预嵌锂型锂离子电容器及其制备方法 |
| US20170301485A1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-19 | General Capacitor, Llc | Method of negative electrode pre-lithiation for lithium-ion capacitors |
| CN108155027A (zh) * | 2016-12-04 | 2018-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锂离子超级电容器负极预嵌锂的方法 |
-
2018
- 2018-10-26 CN CN201811257994.XA patent/CN111105938A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101252043A (zh) * | 2007-04-25 | 2008-08-27 | 北京理工大学 | 一种锂离子超级电容器负极的预嵌锂方法 |
| US20140272584A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | GM Global Technology Operations LLC | Method for pre-lithiation of the negative electrode in lithium ion batteries |
| CN104538194A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-22 | 天津大学 | 采用预锂化硬炭负极的锂离子电容器的制备方法 |
| CN105552344A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-04 | 中国科学院物理研究所 | 一种锂离子电池正极片、锂离子电池及其制备方法 |
| US20170301485A1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-19 | General Capacitor, Llc | Method of negative electrode pre-lithiation for lithium-ion capacitors |
| CN108155027A (zh) * | 2016-12-04 | 2018-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锂离子超级电容器负极预嵌锂的方法 |
| CN106601489A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-04-26 | 宁波中车新能源科技有限公司 | 一种无需预嵌锂型锂离子电容器及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114597353A (zh) * | 2020-12-04 | 2022-06-07 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种改性石墨化碳负极及其应用 |
| CN113593928A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 北京蒙京石墨新材料科技研究院有限公司 | 锂离子电容器及其预嵌锂方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI506838B (zh) | Nonaqueous electrolyte storage battery and manufacturing method thereof | |
| CN115472819A (zh) | 正极活性材料、正极极片及钠离子电池 | |
| CN111293290B (zh) | 富钠过渡金属氧化物复合补钠正极活性材料、正极材料、正极及其制备和在钠电中的应用 | |
| JP6019534B2 (ja) | リチウム二次電池用電解液及びリチウム二次電池並びにリチウム二次電池の製造方法 | |
| CN107482182B (zh) | 碳包覆离子掺杂磷酸锰锂电极材料及其制备方法 | |
| CN111386621B (zh) | 锂硫电池用粘结剂、包含其的正极和锂硫电池 | |
| CN102005615B (zh) | 可充电的镍离子电池 | |
| CN104347880A (zh) | 可快充的锂离子电池 | |
| CN101252043A (zh) | 一种锂离子超级电容器负极的预嵌锂方法 | |
| CN115020678B (zh) | 正极活性材料、电化学装置和电子设备 | |
| KR100834053B1 (ko) | 양극, 이를 포함하는 리튬 이차 전지, 및 이를 포함하는 하이브리드 커패시터 | |
| CN111082128B (zh) | 一种高功率全固态电池及其制备 | |
| CN105047916A (zh) | 应用铜/石墨烯改善磷酸铁锂电化学性能的方法 | |
| CN109449379A (zh) | 一种氮掺杂碳复合的SnFe2O4锂离子电池负极材料及其制备方法与应用 | |
| CN107644980B (zh) | 预嵌锂硬炭材料及其制备方法和应用 | |
| CN103178244B (zh) | 混合型储能元件 | |
| CN109659140A (zh) | 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 | |
| CN111105938A (zh) | 锂离子超级电容器负极预嵌锂方法 | |
| CN112863898A (zh) | 一种用于锂离子电容器正极的补锂添加剂及其应用 | |
| CN105990606A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN104362405A (zh) | 一种降低非水性电解液锂空气电池充放电极化的方法 | |
| CN114743803B (zh) | 一种高电压混合型锂离子超级电容器及其制备方法 | |
| CN114709398B (zh) | 一种含硫快离子导体包覆石墨复合材料及其制备方法 | |
| KR101497824B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 애노드, 이의 형성 방법 및 리튬 이차 전지 | |
| KR20130140945A (ko) | 리튬이온 커패시터 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200505 |