摘要：电解液添加剂作为电解液中的重要组成部分,能够以较低的含量实现较大程度的性能改善。针对常见的碳酸亚乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)电解液添加剂,系统研究了单组分添加剂和三元添加剂对锂离子电池型电容器的性能影响。结果表明,VC在60 A(7.5C)电流下循环3000次后容量保持率达到92.08%。DTD在低温-40℃下放电能量保持率为63.29%,较PS单组分添加剂提高了4.39%。PS单组分添加剂的自放电率较大,为2.648 mV·h^(-1),在高温下还会发生副反应产气。对于不同含量混合的三元添加剂,VC和DTD的搭配使用能够有效提高电容器的各部分性能,如放电平台、低温性能、高温性能和循环性能。但是添加剂的含量需要进一步把控,通过多种添加剂的协同设计和配合使用,充分发挥优势,以提高锂离子电池型电容器的性能。

摘要：锂离子超级电容器结合了超级电容器高功率和锂离子电池高能量的特点而备受关注,正负极质量匹配对发挥锂离子超级电容器的性能至关重要。本文基于锰酸锂(LMO)正极、活性炭(AC)负极和乙腈电解液,设计制作了不同正负极质量比软包锂离子超级电容器,系统考察了电极质量比对锂离子电容器电性能、工作电压和低温性能的影响。结果表明:随着正负极质量比增大,锂离子电容器容量增大,倍率性能和低温性能提高,充放电曲线在高电极质量比下呈现线性关系,能量密度呈现先增大后减小的趋势。正负极质量比2/1时,锂离子电容器综合性能最优,50C的容量达到1C时的78.0%,最大功率密度为7247 W·kg^(-1),2.3 V下器件最大能量密度达到9.5 Wh·kg^(-1),3.1 V下器件和活性物质的能量密度分别提高至20.2 Wh·kg^(-1)和65.0 Wh·kg^(-1)。但宽工作电压会带来寿命衰减,在1~2.3 V充放电循环10000次容量保持率为93.0%,而在0.5~2.5 V充放电循环5000次容量保持率降至84.5%。在-40℃容量是25℃时的57.8%,能量密度依然还有5 Wh·kg^(-1)(2.3 V)。

摘要：使用液态电解质的传统超级电容器存在柔性差、易漏液、抗机械冲击能力差等问题,无法满足未来便携式、可穿戴、可植入电子产品的技术需求。近年来,固态超级电容器因其功率密度高、机械柔韧性好、安全性能突出和易于制备的特点得到广泛关注。固态超级电容器技术的关键在于固态电解质、器件构型设计、封装和制造工艺。重点综述了固态超级电容器电解质(全固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和全固态无机电解质)的研究进展和三种常见构型(纤维状构型、三明治构型和叉指状构型)的设计方式,并基于应用场景(拉伸、扭曲、压缩、自修复、生物植入等)对器件的功能特性要求进行了阐述,最后针对固态超级电容器走向工业化应用的进程中面临的部分问题提出一些思考。

摘要：采用有机体系(NMP+PVDF)混料及乙醇萃取的方法成功制得活性炭/LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2(AC/NCM)复合电极片,通过设计不同AC/NCM配比能够调控能量和功率密度。选取AC/NCM为1/3配比的复合正极和硬碳(HC)负极组装的超级电容电池循环伏安(CV)曲线呈现近似矩形的容性特征,恒流充放电过程电压随时间的变化(V-t曲线)呈现出良好的线性行为。此外,采用导电炭黑(SP)/碳纳米管(CNT)/石墨烯(graphene)=3/1/1的质量比设计了复合导电剂,立体导电网络的构建有效降低了器件内阻。按照IEC 62660—1标准,在2.5～4.2 V电压窗口,83.4 W/kg功率密度下测得的能量密度高达66.6 W·h/kg,在最大功率密度6.5 kW/kg下测得的能量密度为21.5 W·h/kg。器件充满电后在65℃高温存储168 h能量保有率为97.4%,且无任何胀气现象,平均自放电率为27.5 mV/天,表现出优良的高温特性。采用14 C和50 C电流循环充放电1000次后能量保有率分别为99.06%和96.45%,体现出该超级电容电池的长寿命优势。在12kW/kg平均放电功率密度下进行脉冲测试,连续放电100次后该器件仍表现出良好的稳定性,表明在车辆启动、脉冲器件等领域具有极大的应用潜力。