日前，中國科學(xué)院電工研究所超導(dǎo)與能源新材料研究部馬衍偉團(tuán)隊(duì)在鋰離子電容器負(fù)極預(yù)嵌鋰技術(shù)方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于材料期刊EnergyStorageMaterials，并申請(qǐng)了國家發(fā)明專利。

鋰離子電容器是一種介于超級(jí)電容器和鋰離子電池之間的新型儲(chǔ)能器件，具有高能量密度、高功率密度、可快速充放電、長循環(huán)壽命和安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，在軌道交通、電動(dòng)汽車、新能源發(fā)電、特種航天和特種特種等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

負(fù)極預(yù)嵌鋰是制備高性能鋰離子電容器的關(guān)鍵技術(shù)之一。該研究創(chuàng)新性提出了以高比容量的Li3N作為鋰離子電容器的預(yù)嵌鋰劑，首次采用干法工藝制備出活性炭與Li3N復(fù)合正極，軟碳材料作為負(fù)極，組裝成軟包裝鋰離子電容器。Li3N在首周充電后完全分解為Li+和N2，Li+進(jìn)入負(fù)極完成預(yù)嵌鋰過程，N2通過二次封口工藝排除，不殘留非電化學(xué)活性物質(zhì)。基于電極材料的能量密度達(dá)到74.7Wh/kg，功率密度達(dá)到12.9kW/kg，且循環(huán)10000周后容量保持率為91%。該方法操作工藝簡單、效率高，易于實(shí)現(xiàn)鋰離子電容器的規(guī)模化制備。

該研究團(tuán)隊(duì)近年來在鋰離子電容器規(guī)模化制備以及應(yīng)用示范方面開展了大量的研究工作，取得了一系列研究成果。在11月舉辦的2019超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)年會(huì)上，其研究成果我國自主研發(fā)的全碳型鋰離子超級(jí)電容器實(shí)現(xiàn)裝車示范運(yùn)行被中國超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟評(píng)選為2019中國超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)十大事件之一。

Li3N預(yù)嵌鋰過程示意圖