新型儲能器件—“電容型鋰離子電池”

新能源受到全世界的廣泛重視，電動(dòng)汽車(chē)作為新能源的典型代表尤其如此。然而，電動(dòng)汽車(chē)不可缺少的儲能電池，成為限制電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的重要瓶頸。世界各國都把高性能動(dòng)力電池的研發(fā)作為新能源發(fā)展的重要課題。

高容量、大功率、長(cháng)壽命、安全環(huán)保一直都是新能源領(lǐng)域動(dòng)力電池追求的重要方向。鋰離子電池具有能量密度高的優(yōu)勢，是電動(dòng)汽車(chē)的首選儲能器件，但存在功率密度較低、低溫特性較差、循環(huán)壽命仍有待提高等問(wèn)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(cháng)等優(yōu)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(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)對動(dòng)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(yōu)勢互補，是電池領(lǐng)域眾多研究者孜孜不倦追求的目標。

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(lián)大容量電容器，能緩沖大電流對電池的沖擊，從而延長(cháng)電池的循環(huán)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(xié)調工作，就相當于使每個(gè)電池材料顆粒都處于電容器的保護之中，應更能延長(cháng)電池循環(huán)壽命，提高電池功率特性?；谶@種考慮，遼寧立塬新能源有限公司自主研發(fā)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(xué)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(gè)統一的新型儲能器件——“電容型鋰離子電池”;同時(shí)對電解液配方、電池的結構、制造工藝、原材料等方面進(jìn)行優(yōu)化調整，以滿(mǎn)足器件的化學(xué)-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、電容型錳酸鋰鋰離子電池、電容型三元鋰離子電池等。電容型鋰離子電池研制關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括：電極成份設計問(wèn)題;電解液組分設計問(wèn)題;工作電壓匹配問(wèn)題;與性能相匹配的結構設計問(wèn)題;應用技術(shù)問(wèn)題。

電容電池種類(lèi)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(wú)機電容型鋰離子電池)、鎳氫電池+EDLC(無(wú)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(zhuān)利產(chǎn)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(huán)壽命：2000次～5000次(可設計);

充電時(shí)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(huán)保無(wú)污染。

2012年1月，電容型鋰離子電池產(chǎn)品通過(guò)了遼寧省科技廳和經(jīng)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(dòng)力電池檢測中心王子冬主任等11位專(zhuān)家組成的鑒定委員會(huì )認為：該項成果具有自主創(chuàng )新性，在能量密度和功率密度同時(shí)保持較高水平的情況下，循環(huán)壽命和低溫性能達到同類(lèi)產(chǎn)品的國際先進(jìn)、國內領(lǐng)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(dòng)力電池，可廣泛應用于驅動(dòng)電源和儲能電源兩大領(lǐng)域，如電動(dòng)汽車(chē)(純電動(dòng)、混合動(dòng)力)、港口機械、電動(dòng)摩托車(chē)、自行車(chē)電源、各種電能存儲裝置(風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲電柜等)、電動(dòng)工具、軍事領(lǐng)域等。