澳门葡京注册:锂离子电容器负极预嵌锂技艺商讨取得第一扩充

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
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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”。  
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Li3VO4材料的嵌锂反应方程式如下图所示,在循环伏安测试中还原电流峰分别出现在了0.73V和0.53V,氧化电流峰分别出现了0.76V和1.34V。值得注意的是,除了首次循环,其他几次循环的曲线都完全重叠。

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

近日,中科大、中科院和德国Max
Planck固体研究所共同研发了一种基于Li3VO4/N掺杂石墨纳米线的高比能锂离子电池容器,该电容器在532W/kg的功率密度下,能量密度可达136.4Wh/kg,目前该成果已经发表在了最新一期的advanced
material上。

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。

根据第一性计算,LaifaShen认为在Li3VO4晶体中,Li+可以嵌入到2a和4b点位,但是更倾向于2a点位。Li+扩散到2a和4b点位的势垒如图c和d所示,可以看到,Li+进入到2a点位的势垒要明显低于扩散到4b点位,同时我们也主要道随着材料中Li+浓度的增加,Li+的扩散的势垒也在增加。计算还显示,即使Li3VO4晶体的每个晶胞中嵌入两个Li+,其体积膨胀也仅为4%,这也保证了Li3VO4材料良好的循环性能。

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