5533美高梅官方网站


1

24钟头运维有超大可能率节约财富75% 中科院运营节能示范科学研究开发楼宇

电工所在锂离子电容器负极预嵌锂本领下面获取进展

日前,中国科学院电工研究所超导与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进展,相关研究结果发表于材料期刊Energy
Storage
Materials。  Li3N预嵌锂过程示意图  锂离子电容器是一种介于超级电容器和锂离子电池之间的新型储能器件,具有高能量密度、高功率密度、可快速充放电、长循环寿命和安全性能好等优点,在轨道交通、电动汽车、新能源发电、航空航天和国防军事等领域有着广泛的应用前景。  负极预嵌锂是制备高性能锂离子电容器的关键技术之一。该研究创新性提出了以高比容量的Li3N作为锂离子电容器的预嵌锂剂,首次采用干法工艺制备出活性炭与Li3N复合正极,软碳材料作为负极,组装成软包装锂离子电容器。Li3N在首周充电后完全分解为Li+和N2,Li+进入负极完成预嵌锂过程,N2通过二次封口工艺排除,不残留非电化学活性物质。基于电极材料的能量密度达到74.7Wh/kg,功率密度达到12.9kW/kg,且循环10000周后容量保持率为91%。该方法操作工艺简单、效率高,易于实现锂离子电容器的规模化制备。  该研究团队近年来在锂离子电容器规模化制备以及应用示范方面开展了大量的研究工作,取得了一系列研究成果。在11月举办的“2019超级电容产业年会”上,其研究成果“我国自主研发的全碳型锂离子超级电容器实现装车示范运行”被中国超级电容产业联盟评选为“2019中国超级电容产业十大事件之一”。  
标签: 电容器

图片 1

利用Li3VO4材料制成的锂离子电容器如下图所示,正极为活性炭、负极为Li3VO4材料。该电容器的工作电压最大可达4.2V,将充电电压从3.0V提高到4.0V,该电容器的比能量可以从25.5Wh/kg提高到120.2Wh/kg,能量密度提升高达470%。

锂离子电容器负极预嵌锂技术研究取得重要进展
日前,电工研究所超导与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,并申请了国家发明专利。锂离子电容器是一种介于超级电容器和锂离子电池之间的新型储能器件,具有高能量密度、高功率密度、可快速充放电、长循环寿命和安全性能好等优点,在轨道交通、电动汽车、新能源发电、航空航天和国防军事等领域有着广泛的应用前景。负极预嵌锂是制备高性能锂离子电容器的关键技术之一。研究创新性提出了以高比容量Li3N作为锂离子电容器的预嵌锂剂,首次采用干法工艺制备出活性炭与Li3N复合正极,与软碳材料负极组装成软包装锂离子电容器。Li3N在首周充电后完全分解为Li+和N2,Li+进入负极完成预嵌锂过程,N2通过二次封口工艺排除,不残留非电化学活性物质。基于电极材料的能量密度达到74.7Wh/kg,功率密度达到12.9kW/kg,且循环10000周后容量保持率为91%。该方法操作工艺简单、效率高,易于实现锂离子电容器的规模化制备。研究团队近年来在锂离子电容器规模化制备以及应用示范方面开展了大量的研究工作,取得了一系列的研究成果。在11月举办的2019超级电容产业年会上,其研究成果我国自主研发的全碳型锂离子超级电容器实现装车示范运行被中国超级电容产业联盟评选为2019中国超级电容产业十大事件之一。相关论文信息:预嵌锂过程示意图

Li3VO4材料相比于Li4Ti5O12、TiO2、H2Ti6O13等材料,具有嵌锂电压平台低,容量高的特点,同时还具有充放电过程中结构和体积变化小的优点,这都使得其非常适合作为锂离子电容器的负极材料,但是Li3VO4材料的电导率很低,这也极大的限制了Li+的嵌入反应速度,限制了锂离子电容器的功率密度。碳涂层和纳米化等手段都是常用的提高材料电导率的方法。为了改善Li3VO4材料的电导率,Laifa
Shen利用上图所示的方法合成了具有豌豆荚结构的Li3VO4/N掺杂石墨复合纳米线,该结构很好的克服了Li3VO4材料的电导率低的缺点,具有很高的Li+和电子扩散速度。以该材料为负极,碳材料为正极组合成为锂离子电容器,比能量可达到136.4Wh/kg。

Li3VO4材料的电化学性能测试结果如下图所示,图a为充放电曲线,其首次放电容量和充电容量分别为529mAh/g和413mAh/g,图b为倍率性能测试,从测试结果上可以看到,在1、2、4和8A/g的电流密度下,该材料的容量可达372、354、333和300mAh/g,在12和20A/g的大电流密度下,材料的放电容量仍然可达271和203mAh/g,表明该材料具有非常良好的倍率性能。从图c循环性能可以看到,该材料具有非常优异的循环性能,在320mAh/g的电流密度下,循环500次容量保持率可达96%,循环1500次容量保持率可达88%。

Laifa
Shen认为Li3VO4/N掺杂石墨复合纳米线如此优异的电化学性能可能是得益于其独特结构,内部的N掺杂石墨在材料内部形成了非常好的电子导电网络,外部包覆的石墨材料能够很好的抑制Li3VO4材料的团聚和长大,保持了其纳米结构,因此大大缩短了Li+和e-的扩散距离,从而提高了材料的倍率性能和循环寿命。

相关文章

No Comments, Be The First!
近期评论
    功能
    网站地图xml地图