锂离子电容器的发展概况

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1、锂离子电容器的发展概况锂离子电容器（Li-ionCapacitor，简称LIC），也叫电化学混合电容器(EHC)、非对称电化学电容器，是一种介于超级电容器和电池之间的新型贮能元件，它具有比超级电容器更高的比容量和比能量及比电池更高的功率密度。其突出特点是：(1)拥有更高的功率密度，在大电流应用场合特别是高能脉冲环境，可以更好的满足功率要求。(2)具有介于双电层电容器和蓄电池之间的比能量。(3)充放电循环时间很短，远远小于蓄电池的充放循环时间。(4)可以满足长期使用，无须维护。(5)具有更宽的工作温

2、度范围，可以在-45℃~85℃的范围内正常工作。图锂离子电容器的电气特性（能量密度和功率密度）锂离子电容器的发展历史及动态20世纪90年代，对电动汽车的开发以及对功率脉冲电源的需求，更刺激了人们对电化学电容器的研究。目前电化学电容器的比能量仍旧比较低，而电池的比功率较低，人们正试图从两个方面解决这个问题：(1)将电池和超级电容器联合使用，正常工作时，由电池提供所需的动力；启动或者需要大电流放电时，则由电容器来提供，一方面可以改善电池的低温性能不好的缺点；可以解决用于功率要求较高的脉冲电流的应用场合

3、，如GSM、GPRS等。电容器和电池联合使用可以延长电池的寿命，但这将增加电池的附件，与目前能源设备的短小轻薄等发展方向相违背。(2)利用电化学电容器和电池的原理，开发混合电容器作为新的贮能元件。因此，进入20世纪90年代以后，许多大公司和著名的研究机构在EDLC研究上取得了令人注目的成就后，开始了研究新体系电化学电容器的机理、尝试更广阔的应用领域。1990年，Giner公司推出了贵金属氧化物为电极材料的所谓赝电容器或称准电容器(Pseudo-capacitor)。为进一步提高电化学电容器的比能量

4、，1995年，D．A．Evans等提出了把理想极化电极和法拉第反应电极结合起来构成混合电容器的概念(ElectrochemicalHybridCapacitor，EHC或称为Hybridcapacitor)。1997年，ESMA公司公开了NiOOH／AC混合电容器的概念，揭示了蓄电池材料和电化学电容器材料组合的新技术。2001年，G．G．Amamcci报告了有机体系锂离子电池材料和活性炭组合的Li4Ti5O12/AC电化学混合电容器，是电化学混合电容器发展的又一个里程碑。2005年8月，日本富士重

5、工公开了使用锂离子的新型电容器“锂离子电容器”。该公司开发的新型电容器的最大特点在于预先在负极的多并苯中搀杂锂。与过去使用活性碳的电极相比，负极容量由此提高了30倍，从而使正极与负极组成的单元容量提高至过去的2倍。另外，通过搀杂锂，大幅降低了负极电位，因此单电压由过去基于活性碳的单元的2.5V提高至3.8V，相当于1.5倍。这样作为实际试制的单元，能量密度高达13Wh/kg，据称相当于正负极均使用活性碳的单元的4倍还多。2007年，富士重工在正极使用了比负极厚的活性炭层电极，在负极采用了新开发的具

6、有易于提高利用容量、中孔(直径2~50nm)和大孔(直径50nm以上)多而通达等特点的石墨电极。通过以上措施，成功地实现了在确保可靠性和输出密度与电双层电容器基本相同的情况下，使能量密度提高到了铅蓄电池的水平。始动性能在常温和低温时均高于铅蓄电池。充电电压为4.0V、放电终止电压为2.0V的循环特性也优于铅蓄电池，在2万次循环后还能保持80％以上的容量。此外，该公司还使用锂离子掺杂技术为前提的锂离子充电电池用高容量正极材料（钒类氧化物）。2007年4月，FDK公司在技术交流会“TECHNO.FRO

7、NTIER2007”上展出了正在开发的锂离子电容器“EneCapTen”。此次展出的EneCapTen是事先掺杂了锂离子的锂离子电容器，采用了层叠型单元构造。与该公司已样品供货的圆筒型锂离子电容器不同，正极采用了活性炭，负极采用了碳。最大电压为3.8V，静电容量为2000F。单位重量的能量密度为14Wh/kg左右。FDK此次开发的电容器单元的特点是高温负荷特性出色、自放电少。高温负荷特性方面，通过将60℃环境下的最大电压设定为3.6V，即使超过4000h，容量也几乎不会下降。自放电方面，改善了自放

8、电特性，即使超过4000h，电压也几乎不会下降，这在此前的电双层电容器中很难实现。图日本FDK公司开发的锂离子电容器2007年，日本太阳诱电公司展示锂离子电容器驱动机器人的实绩。图日商太阳诱电利用锂离子电容器来驱动小型机器人2008年，NEC/Tokin展示开发65秒钟可供给200A的锂离子电容器。图NEC/Tokin开发的锂离子电容器2008年11月，日本电子与AcT(AdvancedCapacitorTechnology)共同在，开始贩卖能量密度为双电层电容器5倍的锂离子电容器