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新能源体系的建设和电子设备的飞速发展对储能器件提出了更高的要求,锂离子电容器是一种基于锂离子电池和超级电容器双重储能机制的储能器件,由于具备高的能量密度和功率密度,长寿命以及高安全性等特点,有望应用于纯电动和混合动力汽车领域。其材料和工艺的构建是研究的重点,论文主要从这两方面对锂离子电容器的电化学性能进行了研究。 在工艺方面,研究了预嵌锂程度和正负极质量配比对LIC电化学性能的影响。文章采用电化学的方法对MCMB负极极片进行不同程度的预嵌锂处理,然后再将得到的预嵌锂MCMB(LMCMB)和活性炭(AC)组装成锂离子电容器(LIC)。研究表明,对MCMB进行预嵌锂处理,补充了MCMB表面由于SEI膜的形成所消耗的锂离子,增加了体系中锂离子的浓度,提高了正极AC的利用率。在正负极质量质量比为1∶1,预嵌锂量在300mAh/g,在充放电过程中MCMB负极处于低而平稳的充放电平台,发生2阶石墨嵌锂化合物向1阶石墨嵌锂化合物的转化,正极AC工作电压区间最大,此时的LIC具有最优的电化学性能:能量密度达到92.3Wh/kg,功率密度为5.5kW/kg,1000次循环后容量保持率为97.0%。 在电极材料方面,在MCMB负极材料中引入了不同含量的HC材料,对混合负极进行预嵌锂处理后与正极AC组装成锂离子电容器,研究了不同HC含量对LIC电化学性能主要是功率密度和大倍率的循环性能的影响。结果表明,MCMB负极中HC的含量为30%,LIC具有最好的电化学性能,能量密度为91.1Wh/kg,功率密度为7.8kW/kg,与AC/LMCMB锂离子电容器相比,功率密度增长了41.82%,在大倍率10C循环600次后容量保持率为92.6%。