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UPS系统用储能器 第3章 锂离子电容器(1)
  • 锂离子电容器是一种在新世纪推出的能量密度大大超过双电层电容器(超级电容器)的新型电源元件,具有远大的发展前景。在国际市场上,锂离子电容器的研制工作始于21世纪初,2005年实现产品化,2008年进入量...
  • 锂离子电容器是一种在新世纪推出的能量密度大大超过双电层电容器(超级电容器)的新型电源元件,具有远大的发展前景。在国际市场上,锂离子电容器的研制工作始于21世纪初,2005年实现产品化,2008年进入量产化,2010年推向市场,预计2013年可形成规模化,2020年可普及应用。

       1.锂离子电容器的结构与工作机理

    锂离子电容器(LIC)可以说是锂离子充电电池(LIB)和双电层电容器(EDLC)的混合电容器,正极采用活性炭,负极采用石墨等材料。它比锂离子充电电池稳定,又超越了双电层电容器的电气性能,热致击穿及老化少,自放电也很少。  

    锂离子电容器是一种正极与负极充放电原理不同的非对称电容器,在设计上采用了双电层电容器的原理,在构造上采用了锂离子电池的负极材料与双电层电容器的正极材料之组合,同时又在负极添加了锂离子,从而大大提高了电容器的能量密度。日本旭化成电子公司和FDK公司都曾研制过在电解液中采用锂氧化物的电容器,但都没有实现产品化。转机发生在2005年,富士重工业公司公开了锂离子电容器的制造技术:电容器负极采用多并苯类材料,并在其中掺杂大量的锂离子,电容器的正极材料则仍沿用以往的活性炭。 

    此后,多家厂商利用这样的技术,制造出既具有双电层电容器的高输出、长寿命特性,同时又能提供较高能量密度的电容器。2008年末,旭化成电子、ACT(高级电容器技术)、NEC、JM Energy、太阳诱电等多家公司都在开发锂离子电容器产品,其中ACT和JM Energy两家公司的产品已进入量产。

    锂离子电容器的能量密度得到提高的主要原因在于电容器单元的电压提升和负极静电容量的增加。传统超级电容器的电压通常为2.5~3V,而在添加了锂离子之后就可提高到4V。与正极采用相同材料的普通超级电容器相比,锂离子电容器的单元能量可提高3.5倍。另有看法认为,为实现更大容量,今后锂离子电容器正极材料的静电容量也需要提高。(御风)

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