基于活性炭/镍钴锰酸锂(AC/LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)复合正极的锂离子超级电容电池的构建及其电化学性能

作者：夏恒恒; 安仲勋^*; 黄廷立; 方文英; 杜连欢; 吴明霞; 索路路; 徐甲强; 华黎

来源：储能科学与技术, 2018, 7(06): 1233-1241.

• 超级电容电池
• 锂离子
• 活性炭
• 镍钴锰酸锂
• 复合正极

采用有机体系(NMP+PVDF)混料及乙醇萃取的方法成功制得活性炭/LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(AC/NCM)复合电极片,通过设计不同AC/NCM配比能够调控能量和功率密度。选取AC/NCM为1/3配比的复合正极和硬碳(HC)负极组装的超级电容电池循环伏安(CV)曲线呈现近似矩形的容性特征,恒流充放电过程电压随时间的变化(V-t曲线)呈现出良好的线性行为。此外,采用导电炭黑(SP)/碳纳米管(CNT)/石墨烯(graphene)=3/1/1的质量比设计了复合导电剂,立体导电网络的构建有效降低了器件内阻。按照IEC 62660—1标准,在2.5～4.2 V电压窗口,83.4 W/kg功率密度下测得的能量密度高达66.6 W·h/kg,在最大功率密度6.5 kW/kg下测得的能量密度为21.5 W·h/kg。器件充满电后在65℃高温存储168 h能量保有率为97.4%,且无任何胀气现象,平均自放电率为27.5 mV/天,表现出优良的高温特性。采用14 C和50 C电流循环充放电1000次后能量保有率分别为99.06%和96.45%,体现出该超级电容电池的长寿命优势。在12kW/kg平均放电功率密度下进行脉冲测试,连续放电100次后该器件仍表现出良好的稳定性,表明在车辆启动、脉冲器件等领域具有极大的应用潜力。

• 单位
  上海奥威科技开发有限公司; 上海大学