鋰離子電容器：一種有效的EDLC更換

圖5：浮法鋰離子電容器的充電特性，在85°C。

充/放電循環(huán)特性的

不像鋰離子二次電池，鋰離子電容器是化學穩(wěn)定雇用離子的吸附 - 解吸反應的產(chǎn)品，使它們不會導致在正電極的充電 - 放電循環(huán)過程中的結晶轉變。此外，鋰摻雜到負電極的碳基材料預先與鋰離子電容器可以被設計為降低在負極鋰離子的可用性。這給出了10萬次以上的鋰離子電容器優(yōu)異的充/放電循環(huán)特性，相當于常規(guī)對稱型雙電層電容器的。這些應用已經(jīng)在實際使用。

溫度特性

獲得即使在高溫下穩(wěn)定的放電和60%以上的體積維持率是即使在-20℃的低溫下實現(xiàn)的。此外，約50%的強體積維持率在極低的溫度達到，甚至當受電解液造成的離子的遷移率較小的電壓降。與，很清楚的是，鋰離子電容器具有良好的溫度特性。

高能量密度

鋰離子電容器，3.8伏，的最大電壓比對稱型雙電層電容器的更高，且電容量的兩倍的EDLC的。因此，鋰離子電容器的能量密度是四倍的EDLC的。作為該鋰離子電容器的電容為約88毫安，在3.8 V至2.2 V的范圍內，該鋰離子電容器具有1庫侖100庫侖強放電速率特性。因為它可以在100庫侖放電速率得到約60%的放電容量的，鋰離子電容器，可以說是與在高輸出的應用優(yōu)良的放電特性的電容器。在一個圓柱型的200法拉鋰離子電容器和常規(guī)的對稱的EDLC，其大小是類似于鋰離子電容器的Ragone曲線比較，鋰離子電容器的能量密度為8.6瓦時/千克，大得多(約6.5倍)，比1.5瓦時/公斤的常規(guī)EDLC的。

圖6：比ELDCs結果節(jié)省空間更高的鋰離子電容器的能量密度。

節(jié)省空間

由于其高能量密度，多個的EDLC可以替換為一個鋰離子電容器。在應用中，如服務器和使用幾十的EDLC的集成電路，這會導致顯著節(jié)省空間，從而允許為每個組件之間的整體減少在空間或更多的空間。使用較少的電容器也有助于通過降低發(fā)熱元件的數(shù)量提高熱設計。

鋰離子電容器的安全性

用在負極由摻雜鋰離子的碳系材料可以創(chuàng)建有關的安全性，類似鋰離子電池(LIB)的擔憂。然而，它們的正極的材料組合物是非常不同：LIB采用金屬氧化物及鋰離子電容器用碳系材料，如活性炭，不含有氧氣。這種區(qū)分他們的反應，當內部短路發(fā)生。在LIBS，當內部短路發(fā)生時，內部電池的溫度由短路電流上升。負電極和電解質溶液之間的下列反應導致增加的電池內的壓力，其次是晶體的崩潰在正電極和氧中的正極的氧化產(chǎn)物的釋放。這會導致另一個熱失控，和，在某些情況下，點火或爆炸可能發(fā)生由于進一步上升的電解液的內部單元和汽化的壓力。與此相反，電池的內部壓力也上升在鋰離子電容器，但在此之后，由于材料在正電極中的不同，熱失控現(xiàn)象不會發(fā)生，將反應悄悄與安全的開口完成閥門。因此，鋰離子電容器也不會造成任何嚴重的事故，例如通過即使內部短路或其它意外事故發(fā)生時，由于它的正電極相比，LIBS材料的差的熱失控火災或爆炸。鋰離子電容器，可以說是邏輯上安全的能量裝置，以往的非水溶劑系的EDLC的。下面是一個釘刺試驗到200法拉圓柱型鋰離子電容器的結果，假定一個實際的內部短路。

圖7：一個釘刺到200圓柱形結果法拉鋰離子電容器。這些結果表明，鋰離子電容器，是一種安全的設備。即使的細胞的增加的外部壁的溫度短路后100ºC，溫度逐漸降低，所述細胞不導致嚴重的問題，如主要的變形或爆炸。與這些結果中，該鋰離子電容器等效于對稱型雙電層電容器中的安全性。此外，它具有許多功能，例如，它不會引起熱失控，即使上升內部單元溫度，不同于LIBS，并且它不含任何金屬氧化物作為正電極的材料。此外，如果發(fā)生了內部短路，從負電極的基體材料的洗脫內部短路不可能作為負電極的電勢不超過Cu的洗脫潛力。

鋰離子電容器的應用

•在服務器和存儲設備的集成電路，處理器，存儲器和更多的備用電源。的鋰離子電容器非常適合緊，高溫的空間，因為它提供了能量密度高達四倍的EDLC，優(yōu)異的熱性能特性，電壓保持時間和浮充電的低劣化。

•電源的小家電，應用快速充電，輕量，低自放電特性。

•能源設備結合光伏電池或風力發(fā)電機(例如凸起的標記，發(fā)光負載標志，街道信號燈，或小的LED照明)。

•輔助功率器件為節(jié)能裝置(如復印機和在啟動時對投影快速鼓加熱)。

•汽車計算機設備，如怠速停止裝置，硬盤錄像機和制動器用導線。