高能元件锂离子电容器勃兴新世纪.pdf

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1、第32卷第2期电力电容器与无功补偿Vo1．32No．2加11年4月PowerCapacitor＆ReactivePowerCompensationApr．2011‘l。高能元件锂离子电容器勃兴新世纪于凌宇(濮阳职业技术学院科研处，河南濮阳457000)摘要：笔者对新世纪初推出的新型高端电源元件锂离子电容器进行了论述，介绍了其发展历史，分析了该产品的组成结构和工作机理，定性定量探讨了其优异性能，以案例研究了其应用领域，逐项展现了其一系列新产品，辩证阐明了其发展前景，科学预测了其发展趋势。关键词：高端电源；锂离子电容器(LIC)；结构；工作机理；优异性能；应用前景；发展趋势中图分

2、类号：TM53．2文献标识码：A文章编号：1674—1757(2011)02-0001-08DevelopmentofI{ighEnergyElementLithiumIonCapacitorintheNewCenturyYULing—yu(PuyangVocationalandTechnicalCollege，Puyang457000，China)Abstract：Inthispaper，newtypeofhigh—endpowersupplyelementintroducedatthebeginningofthenewcenturylithiumioncapacitori

3、sdiscussed，itsdevelopmenthistoryisintroduced，itscompo—sitionstructureandworkmechanismareanalyzed，aswellasitssuperiorperformanceisstudiedquantitativelyandqualitatively．Itsapplicationscopeisstudiedwitllexampleofcase．aseriesofnewproductsaleshownitembyitemanditsdevelopmentprospectsandtrendaleex

4、poundedandpredicatedscientifically．Keywords：high-endpowersupply；lithiumioncapacitor(LIC)；structure；workmechanism；supe-riorperformance；applicationprospects；trendofdevelopment0引言如图所示。锂离子电容器是1种在新世纪推出的能量密度大大超过双电层电容器⋯的新型电源元件，具有广阔的应用市场。在国际市场上，锂离子电容器的研制工作始于21世纪初，2005年实现产品化，2008年达到量产化，至2010年推向市场，预计

5、到2013年可形成规模化，2020年可普及应用。1锂离子电容器的结构与工作机理锂离子电容器(LIC)采用了锂离子充电电池图1锂离子电容器内部结构示意图Fig．1Internalstructuralschematicdiagram(LIB)和双电层电容器(EDLC)的混合结构，正极oflithiumioncapacitor采用活性炭，负极采用石墨等材料，内部结构状态收稿日期：2010-08-09作者简介：于凌宇(1957一)，男，教授，主要从事电气电子产品科研工作。·2·电力电容器与无功补偿第32卷锂离子电容器比锂离子充电电池更稳定，而加。传统超级电容器的电压通常为2．5～3V

6、，而且超越了双电层电容器的电气性能，热致击穿及在添加了锂离子之后就能提高到4V。与正极采老化较少，自放电也很少发生。用相同材料的普通超级电容器相比，锂离子电容锂离子电容器是1种正极与负极充放电原理器的单元能量可提高到3～5倍。另有看法认为，不同的非对称电容器，在设计思路上应用了双电为实现更大容量，锂离子电容器正极材料的静电层电容器的原理，在构造上采用了锂离子电池的容量也需要提高。负极材料(石墨)与双电层电容器的正极材料(活2锂离子电容器的优异性能性炭)之组合，同时又在负极(石墨)中添加了锂离子(一般选择相对锂而言电位大于3V且在空锂离子电容器LIC其特点是，有与双电层电气中稳

7、定的嵌锂过渡金属氧化物，如LiCoO等)，容器EDLC相同的充电速度，而能量密度却高于它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工EDLC。通常，EDLC的能量密度只有数Wh／kg，作。习惯上，锂离子进入正极材料的过程叫嵌入，而锂离子电容器在蓄电容量相同的情况下，尺寸离开的过程叫脱嵌；锂离子进入负极材料的过程可减小至几分之一。充电和放电的周期特性更叫插人，离开的过程叫脱插。佳，经反复充电放电数万次，容量仅减少百分之当锂离子电容器充电时，锂离子从正极中脱几。另外，不象锂离子充电电池那样容易产生高嵌，在负极中插