高性能碳基锂离子电容器产业化取重要突破实现自主可控

2021-03-30 10:46

3月24日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所表示，我国高性能碳基锂离子电容器产业化技术取得重要突破。

锂离子电容器在新能源储存器件领域具有广阔前景

新能源储存器件的开发一直是现代社会发展的挑战之一，能够解决环境问题和能源危机。在众多能源储存器件中，锂离子电池和超级电容器由于优异的电化学性能而广受关注。

锂离子电容器是一种介于超级电容器和锂离子电池之间的新型储能器件，具有高能量密度、高功率密度、可快速充放电、长循环寿命和高安全性能等优点，在轨道交通、电动汽车的能量回收和加速启动、新能源发电、航空航天和国防军事等领域有着广泛的应用前景。

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但是由于锂离子电池较低的功率密度和超级电容器较低的能量密度，两者的应用被大大的限制。锂离子电容器作为一种新型的储能器件兼具这两种器件的电化学性能，具有高能量密度、高功率密度、和长循环寿命等特性可以满足实际应用中负载对电源系统电化学性能的整体要求。

研究所突破锂离子电容器卡脖子领域

锂离子电容器由于技术复杂、成本高等原因，截止目前，关键产业技术及高性能原材料技术基本掌握在国外企业的手中，如美国Maxwell（已被特斯拉Tesla收购）、日本电子ACT公司、JM Energy等。该所武建飞研究员表示，科技要发展，国家要富强，就要努力实现关键核心技术自主可控。

据悉，该所先进储能材料与技术研究组通过开发高容量和高倍率的正负极核心材料，负极可控工业化预嵌锂关键技术、可修复高稳定性负极表面SEI膜的构建，先进的高效电荷传输的正负电极制备技术以及可控的穿孔集流体设计技术等，成功研制出长循环寿命的碳基锂离子电容器单体。

试验结果表明，其单体实际容量780F，高倍率（100C）循环10万圈容量仍然保持95．7％以上（专利CN202011465356．4；CN202011465546．6）。

在具体的产业化应用落地与技术国产化方面，自2020年起，该研究组与中国中车四方车辆研究所联合申报了山东省关键技术攻关项目、与山东水发集团签订了战略合作协议，力争将具有自主知识产权的锂离子电容器单体应用于轨道交通，家用汽车的能量回收及风光储等领域，做到关键技术国产化。

从能源储存器件的前景来看，正负极使用相同的材料能够大量的缩减工艺过程，降低器件成本，具有极大的应用前景。

目前，锂离子电容器其关键产业技术及高性能原材料技术，基本还是掌握在国外企业的手中。研究所的一项研究成果，或成为我国在这一领域的重要突破。

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