基于活性炭/镍钴锰酸锂(AC/LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)复合正极的锂离子超级电容电池的构建及其电化学性能

• 作者: 华黎 吴明霞 夏恒恒 安仲勋 徐甲强 方文英 杜连欢 索路路 黄廷立
• 来源期刊: 储能科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 超级电容电池 锂离子 活性炭 镍钴锰酸锂 复合正极
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 研究及进展
• 页码范围: 1233-1241
• 页数: 9页
• 分类号: TM911
• 字数: 5846字
• 语种: 中文
• DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0142

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/LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(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)臌纳米管(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2.5～4.2V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14C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12 kW/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.