新型儲(chǔ)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)汽車作為新能源的典型代表尤其如此。然而，電動(dòng)汽車不可缺少的儲(chǔ)能電池，成為限制電動(dòng)汽車發(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(shì)，是電動(dòng)汽車的首選儲(chǔ)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題。超級(jí)電容器是一種依靠雙電層原理工作的儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、溫度特性好、壽命長等優(yōu)勢(shì)，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%，無法滿足電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池能量密度的要求。

如何克服鋰離子電池和超級(jí)電容器各自性能缺陷，將其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是電池領(lǐng)域眾多研究者孜孜不倦追求的目標(biāo)。

電容型鋰離子電池的設(shè)計(jì)制造

考慮到頻繁大電流沖擊對(duì)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(duì)電池的沖擊，從而延長電池的循環(huán)壽命。此外，如果將超級(jí)電容器的電極材料與鋰離子電池的電極材料復(fù)合在一起，使其協(xié)調(diào)工作，就相當(dāng)于使每個(gè)電池材料顆粒都處于電容器的保護(hù)之中，應(yīng)更能延長電池循環(huán)壽命，提高電池功率特性。基于這種考慮，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(jí)電容器與鋰離子電池的工作原理相結(jié)合，器件中既有超級(jí)電容的雙電層物理儲(chǔ)能原理，又有鋰離子電池的嵌入脫嵌化學(xué)儲(chǔ)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(jí)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(tǒng)一的新型儲(chǔ)能器件——“電容型鋰離子電池”;同時(shí)對(duì)電解液配方、電池的結(jié)構(gòu)、制造工藝、原材料等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以滿足器件的化學(xué)-物理工作原理及高功率工作特性需要。

根據(jù)與超級(jí)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)問題包括：電極成份設(shè)計(jì)問題;電解液組分設(shè)計(jì)問題;工作電壓匹配問題;與性能相匹配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題;應(yīng)用技術(shù)問題。

電容電池種類涵蓋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(無機(jī)電容型鋰離子電池)、鎳氫電池+EDLC(無機(jī)電容型鋰離子電池)、鋰電+超容(有機(jī)電容型鋰離子電池)。立塬公司的專利產(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(shè)計(jì));

功率密度：1300W/Kg～3000W/Kg(可設(shè)計(jì));

循環(huán)壽命：2000次～5000次(可設(shè)計(jì));

充電時(shí)間：0.5h～2h(可設(shè)計(jì));

溫度范圍：-30℃～60℃;

工作電壓范圍：2.5～3.6V(可設(shè)計(jì));

安全性能更好，環(huán)保無污染。

2012年1月，電容型鋰離子電池產(chǎn)品通過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(jì)劃動(dòng)力電池檢測(cè)中心王子冬主任等11位專家組成的鑒定委員會(huì)認(rèn)為：該項(xiàng)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(dá)到同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)、國內(nèi)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(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電源和儲(chǔ)能電源兩大領(lǐng)域，如電動(dòng)汽車(純電動(dòng)、混合動(dòng)力)、港口機(jī)械、電動(dòng)摩托車、自行車電源、各種電能存儲(chǔ)裝置(風(fēng)能、太陽能、儲(chǔ)電柜等)、電動(dòng)工具、軍事領(lǐng)域等。