CN203562321U

CN203562321U - 用于锂离子电容器的预嵌锂装置

Info

Publication number: CN203562321U
Application number: CN201320678528.5U
Authority: CN
Inventors: 荣常如; 陈书礼; 韩金磊
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-10-31

Abstract

本实用新型涉及一种用于锂离子电容器的预嵌锂装置，其特征在于：负极集流体与正极集流体位于反应电堆内，负极集流体与正极集流体成圆筒形；负极集流体位于最中间，其外圈上附有隔膜，其内圈为负极区域；正极集流体套在负极集流体外，正极集流体内圈与负极集流体之间留有距离为正极区域，正极集流体外圈上附有隔膜；正极连接管路和负极连接管路上均有泵和阀，负极集流体通过电源线引出负极，正极集流体通过电源线引出正极。具有工艺简单，易于控制锂离子嵌入量，成本低廉，安全可靠，易于维护。

Description

用于锂离子电容器的预嵌锂装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于锂离子电容器的预嵌锂装置，属于新能源技术领域。

背景技术

目前，常见的动力蓄电池有镍氢电池、锂离子电池、超级电容器等。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。

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。

从超级电容器和锂离子电池所具有的特点可以看出，锂离子电容器是超级电容器提高能量密度和锂离子电池提高功率密度的一个技术选择。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。

申请号201080051132.7的中国专利报道了日本松下公司的一种预掺杂、低电阻的电化学电容器，该电容器负极电极层中所含的碳材料的表面形成了含有碳酸锂的覆盖膜，正极是在集电体的表面形成了吸附离子的正极电极层。申请号200780024069.6的中国专利公开了日本松下公司的一种电化学电容器用负极的预处理法、制造方法以及使用该制造方法的电化学电容器，过气相法或液相法中在基板上形成锂层，然后转印到负极层的表面。申请号200780034678.X的中国专利报道了日本大发工业株式会社的一种电化学电容器，在充放电循环中，用于扩大电位范围的呈现不可逆容量的正极、由可逆地吸附/脱附锂离子的材料构成的负极、以及含锂离子的有机溶剂构成的电解液。申请号200980142601.3的中国专利公开了日本瑞翁株式会社的一种锂离子电容器用电极以及锂离子电容器，该电极具有电极组合物层和集电体，组合物层含有电极活性物质、导电材料和粘合剂，集电体为具有贯通孔的集电体。申请号200910126730.5的中国专利公开了日本信越化学工业株式会社一种非水电解质溶液电化学电容器，采用化学气相沉积的方法在锂离子活性材料颗粒表面涂覆石墨导电层。申请号200910147495.X的中国专利公开了日本信越化学工业株式会社的一种可用于电化学电容器的负极材料，该负极材料具有硅微晶分散在硅化合物中的结构且表面涂覆碳涂层。申请号201110131559.4的中国专利公开了日本信越化学工业株式会社的一种可用于电化学电容器的硅氧化物材料，将氧化硅气体和含硅气体的气态混合物进行冷却和沉积获得，且具有20-35%重量的氧含量。

申请号201110141359. 7的中国专利公开了三星电机株式会社的一种制造锂离了电容器的方法，利用真空气相沉积法在隔膜的一个表面上形成锂薄膜，该膜与负极接触，预掺杂至负极中，负极集电体为具有多个通孔的网孔型，正极集电体是没有孔的薄片形状。申请号201110078775.7的中国专利公开了三星电机株式会社的一种锂离子电容器及其制造方法，第一电极由包括活性碳、水溶性金属氧化物和水基粘合剂的第一电极材料构成，第二电极由能够可逆地脱嵌锂离子的第二电极材料构成。申请号201110324729.0的中国专利公开了三星电机株式会社的一种锂离子电容器，正极活性物质包括石墨，其具有0.35～0.38nm的层间距，正极和/或所述负极掺杂有锂离子，掺杂的正极相对于锂离子具有2.1V或更低的电位，掺杂的负极相对于锂离子具有0.1V或更低的电位。申请号201110175590.8的中国专利公开了三星电机株式会社的一种用于锂离了电容器的固体电解质溶液膜，该膜是通过锂电解质溶液盐、有机聚合物、以及无机材料的混合物施加在金属的一个或两个表面上制造而成。申请号201110321951.0的中国专利公开了三星电机株式会社的一种锂离了电容器，正极活性物质中活性炭的含量为30～60wt%，负极包括预掺杂有锂离子的碳材料，锂离子的掺杂量为所述负极的容量的80～95%。

申请号200580001498.2的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，该电容器正极和负极短路后的正极及负极电位小于或等于2.0V，正极和负极分别在具有贯穿正反面的孔的正极集电体和负极集电体的双面上，分别由正极活性物质和负极活性物质形成电极层，具有该正极和负极卷绕或层叠的单体结构，卷绕或层叠的电极的最外部为负极，通过使与负极相对配置的锂离子供给源和负极和/或正极电化学接触，预先将锂离子承载在负极和/或正极中。申请号200580001396.0的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，该电容器电解液中含有碳酸亚乙烯酯或其衍生物，正极和/或负极分别具备具有贯穿正反面的孔的集电体，通过负极和锂离子供给源之间的电化学接触掺杂锂离子。申请号200580004509.2的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，由2个或2个以上的电极单元构成，在电极单元之间配置锂金属，通过使锂金属和负极和/或正极电化学接触，预先将锂离子承载在负极和/或正极中。申请号200680032109.7的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，正极和负极隔着隔板层叠或卷绕，正极的面积小于负极的面积，并且在层叠或卷绕的状态下，正极面实质上包含在负极面内。申请号200680038604.9的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，负极活性材料是氢原子数和碳原子数之比等于或大于0且小于0.05的难石墨化碳，负极和/或正极预先掺杂锂离子，使得当电容放电到充电电压一半时，相对于金属锂电位的负极电位可以等于或小于0.15V。申请号200680042376.2的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，通过使所述负极和/或所述正极与锂离子供给源之间以电化学方式接触，将锂离子掺杂到所述负极和/或所述正极中，正极与所述负极短路后，正极电位为小于或等于2.0V(相对于Li/Li⁺)，以及正极和/或所述负极具有由金属箔制成的集电体，该金属箔具有多个贯穿其两面的孔，通孔的内切圆的平均直径小于或等于100um。申请号200680049541.7的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，在负极和/或正极中掺杂有锂离子，正极和负极短路时，正极的电位可小于或等于2.0V，负极表面覆有聚合物。申请号200710145884.X的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，正极和负极短路后正极相对于Li/Li⁺的电位小于或等于2V的方式，负极和/或正极预先掺杂锂离子，正极中的正极层的厚度为18um～108um。申请号200710163254.5的中国专利公开了日本富士重工业株式会社的一种锂离子电容器，负极采用002面的平均晶面间距为0.335～0.337nm的石墨。

申请号200710035056.0的中国专利公开了一种用于超级电容电池的石墨/活性炭复合负极材料的制造方法。申请号200710035206.8的中国专利公开了一种超级电容电池用电解液。申请号200710035205.3的中国专利报道了一种超级电容电池，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以及它们的复合材料，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以及它们的复合材料，电解液为主要以含有锂离子的电解质溶液盐和非水有机溶剂组成的电解液。申请号200710035051.8的中国专利报道了一种兼具电容器与锂离子电池特征的储能器件及其制造方法，锂离子电池正极材料与超级电容器电极材料的混合物或复合材料作为正极活性物质，电池极片与隔膜的组装采用多芯卷绕及并联组装。申请号200710035238.8的中国专利报道了一种超级电容-电池用正极材料及其制备方法，纳米级的具有脱嵌锂特性的化合物材料粉末进行机械融合造粒，形成1～15um的球形颗粒，加入用量为脱嵌锂特性化合物材料重量的10～100%的多孔炭材料，再进行机械融合，得到多孔炭包覆脱嵌锂化合物复合材料。申请号200810031490.6的中国专利公开了一种超级电容电池的制备方法，锂离子电池正极浆料、负极浆料与超级电容器浆料分开配制，正极浆料涂敷时，在集流体上交替涂上锂离子电池正极材料及超级电容器电极材料；负极浆料涂敷时，在集流体上交替涂上锂离子电池负极材料及超级电容器电极材料，得到既具有锂离子电池卷芯又具有超级电容器卷芯的大容量超级电容电池的卷芯集群。申请号200910043835.4的中国专利报道了一种低温热解沥青包覆石墨制备高倍率锂离子电容电池负极材料的方法。申请号200910311112.8的中国专利公开了一种超级电容电池用复合碳负极材料，包括核层、壳层结构，所述壳层占核层与壳层总质量的10-40%，核层由表面纳米化处理后的石墨类材料构成，壳层由多孔碳材料构成。申请号200910311114.7的中国专利公开了一种超级电容电池用碳类复合负极材料的制备方法，该方法包括具有大孔一中孔一微孔三维层次孔多孔炭外壳在表面纳米化内核上的包覆、金属颗粒在外壳表面的掺杂以及低电位化处理三个步骤通过模板法实现在内核上包覆三维层次孔多孔炭外壳，通过浸渍、化学镀以及物理混合方法实现金属颗粒在外壳表面的掺杂，通过电化学预掺锂实现对复合碳材料进行低电位化处理。申请号201010177428.5的中国专利公开了一种具有高容量与库仑效率的锂离了电容电池负极系统，以含有离子液体的电解质溶液溶液作为锂离子电容电池的离子传导体。

申请号200410084316.X的中国专利公开了一种采用低嵌入电位的纳米尖晶石型的Li_8x/(X+4)Ti_8/(x+4)O₄或一元或多元其他金属元素掺杂的化合物用于负极，正极采用高比表面的活性炭或介孔碳的超级电容器。申请号200510110461.5的中国专利公开了一种正极采用高嵌入电位的锂离子嵌入化合物LiMn_2-xM_xO₄材料，负极采用高比表面积的活性炭组成不对称的电化学电容器。申请号200710202484.8的中国专利公开了一种复合电池-超级电容储能器，复合正极材料是由制备含锂复合金属氧化物材料的原料与多孔碳材料在位合成得到。申请号200710011992.8的中国专利报道了一种在锂盐有机电解质溶液溶液中，以非晶氧化钛纳米结构材料为负极，以中孔结构炭材料为正极，组装成不对称型锂离子超级电容器。申请号200710098687.7的中国专利公开了一种锂离子超级电容器负极的预嵌锂方法，以多孔炭材料或导电聚合物或其复合物为正极，可嵌锂金属氧化物或炭质嵌锂材料为负极，有机锂盐溶液为电解液的新型锂离子超级电容器体系中，引入非金属锂第三极对负极进行深度为5～60%的预嵌锂处理。非金属锂第三极主要成分为具有一定不可逆脱锂性质的富锂化合物，在多孔炭材料或导电聚合物正极制备过程中，第三极富锂化合物以3～50%的质量百分比掺入，制成电极后一起与可嵌锂负极构成锂离子超级电容器，在电容器活化过程中，实现对负极的预嵌锂。申请号200810037612.2的中国专利公开了一种无机混合型锂离子超级电容器，正极采用一种或几种锂离子嵌入化合物，负极采用活性炭、碳纳米管、炭纤维、树脂炭、有机聚合物热解炭中的一种或几种，优化的正负极的材料的质量配比。申请号200810230187.9的中国专利公开了一种可用于超级电容器的高活性材料，以氮化锂为活性增强体，陶瓷粉为基体的复合材料，该复合材料中，增强体与基体之间以化学键合为主。申请号200810152756.2的中国专利公开了一种锂离子电池/电容器电极材料及其制备方法，该具有壳核结构的钛氧化物与碳材料的复合物，钛氧化物覆盖于碳材料的表面。申请号200910142811.4的中国专利公开了一种超级电容电池，正极片是由锂离子电池正极材料、超级电容器材料、导电剂、粘结剂复合而成，负极片是由电池负极材料与超级电容器材料、导电剂、粘结剂复合构成。申请号201010181090.0的中国专利公开了一种锂离子电容器正极片的制作方法以及使用该正极片的锂离子电容器，该极片主要通过在集流体铝箔上涂布含有超级电容器活性材料的浆料并烘干，然后涂布有超级电容器活性材料的集流体铝箔上再涂布锂离子电池的正极浆料，经过烘干、冷压、再烘干、裁片、分条工艺制得正极片。申请号201010280801.X的中国专利公开了电容碳/磷酸铁锂复合材料、其制备方法及以其为正极材料的锂离子电容电池，采用三价铁盐、磷源化合物、锂源化合物和有机小分子碳源为原料制备得到磷酸铁锂前躯体，然后加入活性炭烧结形成一体。申请号201110101605.6的中国专利公开了一种电容电池电芯及其制作方法。将电池活性物质和电容器活性物质分别涂敷在集流体的两侧，电池活性物质和电容器活性物质被集流体隔开，减少了同极不同活性物质的相互作用。申请号201110111003.9的中国专利公开了一种聚酰亚胺超级电容电池，正极材料为锂离子嵌入化合物和多孔碳材料的混合物，负极材料为改性石墨和多孔活性碳材料的混合物，所述聚合物隔膜为聚酰亚胺隔膜，所述电解液为含有锂离子化合物和有机溶剂的电解液。申请号201110340489.3的中国专利公开了一种锂离子电容器，电解液为含有锂离子化合物的有机溶液，负极涂覆层含有能够可逆掺杂锂离子的物质，正极集流体的面积大于正极涂覆层的面积，正极集流体包括在靠近边缘处有未涂覆层的第一金属区，负极集流体的面积大于负极涂覆层的面积，负极集流体包括在靠近边缘处有未涂覆层的第二金属区。申请号201210085927.0的中国专利公开了一种大功率嵌锂负极混合不对称超级电容器极片及其制造方法，所用集流体为金属网，首先在集流体上涂覆一层导电胶，干燥后再涂布一层活性炭，最后涂布一层LiCoO₂，负极材料选择AC和/或石墨，配制浆料的过程中使用超声波对纳米碳纤维、单壁碳纳米管及多壁碳纳米管进行分散，外壳封装采用软包装。申请号201020172212.5的中国专利公开了一种一种钾离子电容电池的正负极片，正极片包括有正极基片和设置在正极基片两侧面的正极材料层，正极基片与两侧的正极材料层之间均夹有活性炭层，活性炭层和正极材料层组成正极涂层；负极基片与两侧的负极材料层之间均夹有活性炭层，活性炭层和负极材料层组成负极涂层。

可以看出，除了通过电极活性物质、隔膜、电解液等提高锂离子电容器性能外，结构也会影响单体性能。目前，储能器件研究除了开发高能量密度材料外，还通过引入其他类型的电池结构，进行体系的创新研究。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。

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。

作为超级电容器与液流电池组合的其中一例，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。

综合以上分析，锂离子电容器的研究开发重点之一是电极活性物质的预嵌锂，从电容器的能量及功率公式：E= CV²/2，P=V²/4R，可以看出，电压提高，能量和功率均有大幅提升；而预嵌锂可以降低电极电位，提高锂离子电容器的电压，从而提高电容器的功率和能量特性。利用活性物质液相流动进行预嵌锂是一个较好的技术选择，目前还未见相关报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于锂离子电容器的预嵌锂装置，融合了液流电池的结构主体特征，通过含锂活性物质的液相流动，实现锂离子电容器的预嵌锂；具有工艺简单，易于控制锂离子嵌入量，成本低廉，安全可靠，易于维护。

本实用新型的技术方案是这样实现的：用于锂离子电容器的预嵌锂装置，其特征在于：负极集流体与正极集流体位于反应电堆内，负极集流体与正极集流体成圆筒形；负极集流体位于最中间，其外圈上附有隔膜，其内圈为负极区域；正极集流体套在负极集流体外，正极集流体内圈与负极集流体之间留有距离为正极区域，正极集流体外圈上附有隔膜；以负极集流体外套正极集流体的顺序交错嵌套，嵌套层数n≥2；正极罐通过正极连接管路与反应电堆的负极进口端和负极出口端连接，反应电堆的负极进口端和负极出口端位于负极集流体内圈中的负极区域处；负极罐通过负极连接管路与反应电堆的正极进口端和正极出口端连接，正极进口端和正极出口端位于正极区域处；正极连接管路和负极连接管路上均有泵和阀，负极集流体通过电源线引出负极，正极集流体通过电源线引出正极。

本实用新型的积极效果是其融合了液流电池的结构主体特征，通过含锂活性物质的液相流动，实现锂离子电容器的预嵌锂；具有工艺简单，易于控制锂离子嵌入量，成本低廉，安全可靠，易于维护。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的正极集流体与负极集流体排列结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：如图1、2所示，用于锂离子电容器的预嵌锂装置，其特征在于：负极集流体8与正极集流体5位于反应电堆内14，负极集流体8与正极集流体5成圆筒形；负极集流体8位于最中间，其外圈上附有隔膜9，其内圈为负极区域7；正极集流体5套在负极集流体8外，正极集流体5内圈与负极集流体8之间留有距离为正极区域6，正极集流体5外圈上附有隔膜9；以负极集流体8外套正极集流体5的顺序交错嵌套，嵌套层数n≥2；正极罐1通过正极连接管路2与反应电堆14的负极进口端和负极出口端连接，反应电堆14的负极进口端和负极出口端位于负极集流体8内圈中的负极区域7处；负极罐4通过负极连接管路15与反应电堆14的正极进口端和正极出口端连接，正极进口端和正极出口端位于正极区域6处；正极连接管路2和负极连接管路15上均有泵3和阀13，负极集流体8通过电源线引出负极11，正极集流体5通过电源线引出正极12。

将正、负极活性物质、导电剂、电解质溶液制成均一稳定浆料，分别注入到正极罐1和负极罐4中，将反应电堆14、分别与正极罐1、负极罐4、阀13和泵3通过管路密封连接，反应电堆14与外电路通过正极12和负极11连接；启动泵，正负极浆料分别从正极罐1和负极罐4中流出，进入到反应堆的正极区域6和负极区域7，在外加电场作用下，进行锂离子的嵌入反应；随着浆料的不断循环流动，活性物质的锂嵌入量逐渐增加，当达到要求嵌入量后，将预嵌的负极活性物质从负极罐4中取出，除去电解质溶液，制成负极片，与活性炭正极片组合制备锂离子电容器。

正极活性物质可选镍锂氧化物、锰锂氧化物、铁锂氧化物、钴锂氧化物、钒锂氧化物以及它们的改性材料；负极活性物质可选石墨、中间相碳微球、微晶碳；电解质溶液为高氯酸锂、六氟磷锂、三氟甲基磺酸锂中的一种与有机溶剂组成，有机溶剂可选碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙腈；导电剂可选乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维；隔膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯/聚丙烯复合膜、纤维素膜。

正极罐1中注入锰酸锂、纳米碳纤维、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的均一稳定浆料；负极罐4中注入石墨、纳米碳纤维、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的均一稳定浆料。

铝金属网制成直径小的圆筒置于内侧，作为负极集流体8，外表面包覆聚乙烯的隔膜9，铜金属网制成直径大的圆筒作为正极集流体5，正极集流体5、负极集流体8分别在反应电堆14的正极12、负极11两端与外电路连接；隔膜9两侧分别为正极区域6和负极区域7；正极区域6、负极区域7分别通过进口和出口与正极连接管路2和负极连接管路15连接；反应电堆14最外层为绝缘层。

将反应电堆14分别与正极罐1、负极罐4、阀13和泵3通过正极连接管路2和负极连接管路15密封连接，启动泵3，调节阀13，用于锂离子电容器的石墨、及其与纳米碳纤维、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的浆料从负极罐4中流出，经由负极连接管路15进入到反应电堆14的正极区域6；正极罐1中正极浆料从正极罐1中流出，经由正极连接管路2进入到反应电堆14的负极区域7，在外加电场作用下，锂离子从锰酸锂中脱出进入到电解液，电解液中的锂离子嵌入到石墨中，当达到要求嵌入量后，取出负极罐中的浆料，去除电解质溶液，用于锂离子电容器。

正极罐1中注入磷酸铁锂、碳纳米管、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的均一稳定浆料；负极罐4中注入石墨、碳纳米管、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的均一稳定浆料。

铜金属网制成周长大的方型筒置于外侧，作为负极集流体8，铝集流体制成周长小的方型筒作为正极集流体5，外表面包覆聚乙烯的隔膜9，正极集流体5、负极集流体8分别在反应电堆14的正极12负极11两端与外电路连接；隔膜9两侧分别为正极区域6和负极区域7；正极区域6、负极区域7分别通过进口和出口与正极连接管路2、负极连接管路15连接；反应电堆14最外层为绝缘层。

将反应电堆14分别与正极罐1、负极罐4和泵3通过正极连接管路2、负极连接管路15密封连接，启动泵3，调节阀13，用于锂离子电容器的石墨、及其与碳纳米管、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的浆料从负极罐4中流出，经由负极连接管路15进入到反应电堆14的正极区域6；正极罐1中正极浆料从正极罐1中流出，经由正极连接管路2进入到反应电堆14的正极区域负极区域7，在外加电场作用下，锂离子从磷酸铁锂中脱出进入到电解液，电解液中的锂离子嵌入到石墨中，当达到要求嵌入量后，取出负极罐中的浆料，去除电解质溶液，用于锂离子电容器。

正极罐1中注入钴酸锂、纳米碳纤维、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的均一稳定浆料；负极罐4中注入中间相炭微球、纳米碳纤维、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的均一稳定浆料。

16支铝金属杆围成直径小的圆置于内侧，作为负极集流体8，铝金属杆围成的圆外表面包覆聚乙烯的隔膜9，16支铜金属杆围成直径大的圆作为正极集流体5，正极集流体5、负极集流体8分别在反应电堆14的正极12、负极11两端与外电路连接；隔膜9两侧分别为正极区域6和负极区域7；正极区域6、负极区域7分别通过进口和出口与正极连接管路2、负极连接管路15连接；反应电堆14最外层为绝缘层。

将反应电堆14分别与正极罐1、负极罐4和泵3通过正极连接管路2、负极连接管路15密封连接，启动泵3，调节阀5，用于锂离子电容器的中间相炭微球、及其与纳米碳纤维、六氟磷锂、碳酸乙烯酯组成的浆料从负极罐4中流出，经由负极连接管路15进入到反应电堆14的正极区域6；正极罐1中正极浆料从正极罐1中流出，经由正极连接管路2进入到反应电堆14的负极区域7，在外加电场作用下，锂离子从钴酸锂中脱出进入到电解液，电解液中的锂离子嵌入到中间相炭微球中，当达到要求嵌入量后，取出负极罐中的浆料，去除电解质溶液，用于锂离子电容器。

Claims

1. 用于锂离子电容器的预嵌锂装置，其特征在于：负极集流体与正极集流体位于反应电堆内，负极集流体与正极集流体成圆筒形；负极集流体位于最中间，其外圈上附有隔膜，其内圈为负极区域；正极集流体套在负极集流体外，正极集流体内圈与负极集流体之间留有距离为正极区域，正极集流体外圈上附有隔膜；以负极集流体外套正极集流体的顺序交错嵌套，嵌套层数n≥2；正极罐通过正极连接管路与反应电堆的负极进口端和负极出口端连接，反应电堆的负极进口端和负极出口端位于负极集流体内圈中的负极区域处；负极罐通过负极连接管路与反应电堆的正极进口端和正极出口端连接，正极进口端和正极出口端位于正极区域处；正极连接管路和负极连接管路上均有泵和阀，负极集流体通过电源线引出负极，正极集流体通过电源线引出正极。