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新儲能器件:電容型鋰離子電池

新儲能器件:電容型鋰離子電池   高容量、大功率、長壽命、安全環保一直都是新能源領域動力電池追求的重要方向。鋰離子電池具有能量密度高的優勢,是電動汽車的首選儲能器件,但存在功率密度較低、低溫特性較差、循環壽命仍有待提高等問題。超級電容器是一種依靠雙電層原理工作的儲能器件,具有功率密度高、溫度特性好、壽命長等優勢,但與鋰離子電池相比,其能量密度較低,只有鋰離子電池的大約5%,無法滿足電動汽車對動力電池能量密度的要求。
  
  如何克服鋰離子電池和超級電容器各自性能缺陷,將其優勢互補,是電池領域眾多研究者孜孜不倦追求的目標。
  
  一、電容型鋰離子電池的設計制造
  
  考慮到頻繁大電流沖擊對電池性能明顯不利的影響,如果在電池兩端并聯大容量電容器,能緩沖大電流對電池的沖擊,從而延長電池的循環壽命。此外,如果將超級電容器的電極材料與鋰離子電池的電極材料復合在一起,使其協調工作,就相當于使每個電池材料顆粒都處于電容器的保護之中,應更能延長電池循環壽命,提高電池功率特性。基于這種考慮,遼寧立塬新能源有限公司自主研發了電容型鋰離子電池。
  
  電容型鋰離子電池是將雙電層超級電容器與鋰離子電池的工作原理相結合,器件中既有超級電容的雙電層物理儲能原理,又有鋰離子電池的嵌入脫嵌化學儲能原理,即形成電容型鋰離子電池。
  
  電容型鋰離子電池是將超級電容器與鋰離子電池的電極材料真正融合在一起,形成一個統一的新型儲能器件——“電容型鋰離子電池”;同時對電解液配方、電池的結構、制造工藝、原材料等方面進行優化調整,以滿足器件的化學-物理工作原理及高功率工作特性需要。
  
  根據與超級電容器相融合的電池材料的不同,電容型鋰離子電池又可分為:電容型磷酸亞鐵鋰鋰離子電池、電容型鋰離子電池、電容型三元鋰離子電池等。電容型鋰離子電池研制關鍵技術問題包括:電極成份設計問題;電解液組分設計問題;工作電壓匹配問題;與性能相匹配的結構設計問題;應用技術問題。
  
  電容電池種類涵蓋1.電解電容器+超容:電解電容器+EDLC、電解電容器+贗電容;2.電池+超容:鉛酸電池+EDLC(無機電容型鋰離子電池)、鎳氫電池+EDLC(無機電容型鋰離子電池)、鋰電+超容(有機電容型鋰離子電池)。立塬公司的專利產品屬于后者。
  
  電容型鋰離子電池主要性能:
  
  能量密度:60Wh/Kg~120Wh/Kg(可設計);
  
  功率密度:1300W/Kg~3000W/Kg(可設計);
  
  循環壽命:2000次~5000次(可設計);
  
  充電時間:0.5h~2h(可設計);
  
  溫度范圍:-30℃~60℃;
  
  工作電壓范圍:2.5~3.6V(可設計);
  
  安全性能更好,環保無污染。
  
  2012年1月,電容型鋰離子電池產品通過了遼寧省科技廳和經信委共同主持的科技成果鑒定。由楊裕生、顧國彪兩位院士和國家“863”計劃動力電池檢測中心王子冬主任等11位專家組成的鑒定委員會認為:該項成果具有自主創新性,在能量密度和功率密度同時保持較高水平的情況下,循環壽命和低溫性能達到同類產品的國際先進、國內領先水平。
  
  電容型鋰離子電池是一種能量型與功率型兼顧的新型動力電池,可廣泛應用于驅動電源和儲能電源兩大領域,如電動汽車(純電動、混合動力)、港口機械、電動摩托車、自行車電源、各種電能存儲裝置(風能、太陽能、儲電柜等)、電動工具、軍事領域等。
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