[發(fā)明專利]一種鋰離子電容器的外并式預(yù)嵌鋰方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010176060.4 | 申請日： | 2020-03-13 |
| 公開（公告）號： | CN111415824A | 公開（公告）日： | 2020-07-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張全生;蔣文蘋;閔凡奇 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) |
| 主分類號： | H01G11/86 | 分類號： | H01G11/86;H01G11/50 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225 | 代理人： | 葉敏華 |
| 地址： | 201418 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋰離子 電容器 式預(yù)嵌鋰 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種鋰離子電容器的外并式預(yù)嵌鋰方法，該方法以鋰原電池為動力源，以鋰或鋰合金為鋰源與鋰離子電容器負極片組裝成嵌鋰容器，將鋰原電池與嵌鋰容器并聯(lián)即可實現(xiàn)嵌鋰，在嵌鋰過程中，通過設(shè)定固定電阻值的電阻來限定嵌鋰電流，通過單向二極管防止反充。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于鋰原電池在高低溫環(huán)境下均具有穩(wěn)定的放電平臺及低放電功率和低自放電率好特性，可以有效穩(wěn)定的嵌鋰，其嵌鋰量以鋰原電池的放電時間為測量值；以該方式進行電化學(xué)預(yù)嵌鋰，節(jié)省了充放電設(shè)備，也節(jié)省了為提供穩(wěn)定溫度環(huán)境的空調(diào)等附加設(shè)備。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰離子電容器制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋰離子電容器的外并式預(yù)嵌鋰方法。
背景技術(shù)
由于化石資源的枯竭以及日趨嚴重的環(huán)境問題，太陽能、風(fēng)能、潮汐能、生物質(zhì)能等高效清潔的可再生能源得到發(fā)展和利用。隨之，如何實現(xiàn)新能源的儲存與轉(zhuǎn)化成為擺在我們面前亟待解決的問題。鋰離子電容器屬于非對稱型超級電容器，通常由電池型負極和電容型正極共同置于有機鋰鹽溶液中組裝而成，具有鋰離子電池和電化學(xué)電容器的雙重特性。具有比鋰離子電池更高的功率密度，比超級電容器更高的能量密度，在智能電網(wǎng)、城市公交、軌道交通、航空航天、新能源汽車等方面具有廣闊的市場前景。
與對稱型超級電容器的制作過程相比，鋰離子電容器的制作過程中負極預(yù)嵌鋰是最核心的工藝，同時也是難點。通過負極預(yù)嵌鋰，可以增大鋰離子電容器的工作電壓，降低電極內(nèi)阻和不可逆容量損失，減小電解液中鋰離子的消耗，提高器件的循環(huán)壽命。因此，負極預(yù)嵌鋰的可靠性穩(wěn)定性是重中之重。現(xiàn)有技術(shù)主要包括兩種預(yù)嵌鋰方法，一種是將所用的負極集流體預(yù)先表面形成一層穩(wěn)定的鋰源，然后將負極可嵌鋰活性材料涂覆到已經(jīng)有鋰源的負極集流體正反兩面上。這種方法成本較高且操作繁瑣效率低。另一種方法為通過確定鋰離子電容器的正負極分為多孔集流體或活性材料來判斷電容器嵌鋰的位置，然后根據(jù)鋰離子電容器嵌鋰的位置，判斷預(yù)嵌鋰方法，最后根據(jù)活鋰離子電容器的對稱性，篩選預(yù)嵌鋰方法。然而，這種方法雖然能夠保證預(yù)嵌鋰的數(shù)量滿足電容器的需求，但可靠性差，無法滿足高效率的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種鋰離子電容器的外并式預(yù)嵌鋰方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種鋰離子電容器的外并式預(yù)嵌鋰方法，該方法以鋰或鋰合金為鋰源，將其與一層或多層鋰離子電容器負極片組裝成嵌鋰容器，隨后以鋰原電池為動力源，將其與組裝的嵌鋰容器并聯(lián)，實現(xiàn)預(yù)嵌鋰。并設(shè)定固定電阻值的電阻限定嵌鋰電流，利用單向二極管控制電流方向。
當(dāng)嵌鋰容器內(nèi)設(shè)有多層鋰離子電容器負極片時，多層鋰離子電容器負極片通過嵌鋰容器的串并聯(lián)方式實現(xiàn)同時嵌鋰，鋰原電池通過相應(yīng)的串并聯(lián)來實現(xiàn)有效嵌鋰。
進一步地，將鋰原電池與組裝的嵌鋰容器并聯(lián)時，所需的可嵌鋰溫度范圍為0～60℃。
進一步地，將鋰原電池與組裝的嵌鋰容器并聯(lián)時，所需的可穩(wěn)定嵌鋰電位為3.2～3.6V。
進一步地，所述的固定電阻值的電阻根據(jù)穩(wěn)定嵌鋰電位與預(yù)計嵌鋰電流確定。
進一步地，所述的嵌鋰電流的大小根據(jù)嵌鋰量進行時間的限定進行設(shè)定。
進一步地，預(yù)嵌鋰的容量不高于負極理論設(shè)計容量的80％。
進一步地，所述的嵌鋰容器還包括電解液、隔膜，所述的嵌鋰容器為三明治結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括浸沒于電解液中的依次排布的多個結(jié)構(gòu)單元，每一個結(jié)構(gòu)單元包括依次設(shè)置的鋰合金、隔膜、鋰離子電容器負極片。
進一步地，所述的鋰原電池包括鋰-亞硫酰氯電池、鋰-氟化碳電池。
進一步地，所述的鋰原電池包括ER14505鋰原電池、ER17505鋰原電池、ER18505鋰原電池、ER26500鋰原電池、ER34615鋰原電池。
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