本發(fā)明涉及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種鋰離子電容器。
背景技術(shù)：
鋰離子電容器是一種新型化學(xué)電源，由雙電層型儲(chǔ)能炭材料、嵌鋰型儲(chǔ)能材料及有機(jī)鋰鹽電解液構(gòu)成。鋰離子電容器結(jié)合了雙電層超級(jí)電容器和鋰離子電池的儲(chǔ)能機(jī)理，兼具超級(jí)電容器和鋰離子電池的電化學(xué)特性，不僅具有優(yōu)于雙電層超級(jí)電容器的能量密度，同時(shí)也具備超越鋰離子電池的優(yōu)異功率及循環(huán)特性。此外，鋰離子電容器還具備自放電率低、工作電壓高、工作溫度范圍寬及高安全性等諸多優(yōu)勢(shì)，在交通動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、智能電網(wǎng)、不間斷電源及風(fēng)力發(fā)電等諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
鋰離子電容器的構(gòu)建方式主要分為以下兩類(lèi)：第一類(lèi)是以雙電層型儲(chǔ)能炭材料作為負(fù)極，以高電位嵌鋰型儲(chǔ)能材料作為正極；第二類(lèi)則相反，即以雙電層型儲(chǔ)能炭材料作為正極，以低電位嵌鋰型儲(chǔ)能材料作為負(fù)極。通常，第一類(lèi)鋰離子電容器的工作電壓偏低，通常在3V以下，不利于充分提升鋰離子電容器的能量密度。而第二類(lèi)鋰離子電容器，具有更高的工作電壓(可達(dá)4V以上)和能量密度，因而更具商品化前景，也成為熱點(diǎn)研究方向。
與鋰離子電池類(lèi)似，鋰離子電容器的電解液同樣為可溶鋰鹽的非質(zhì)子有機(jī)溶劑。然而，不同于鋰離子電池在充放電過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)定的電解液濃 度，上述以雙電層型炭正極和嵌鋰型負(fù)極構(gòu)成的鋰離子電容器在充電過(guò)程中，鋰離子嵌入負(fù)極而陰離子吸附于正極，電解液的濃度持續(xù)降低，并在充電截止時(shí)達(dá)到最低值，即使采用負(fù)極預(yù)嵌鋰的技術(shù)方案，鋰離子電容器的電解液濃度仍然會(huì)在充電后半段持續(xù)降低。
鋰離子電容器是一種功率型器件，對(duì)于內(nèi)阻的變化較為敏感。電解液的濃度變化會(huì)導(dǎo)致其電導(dǎo)率的改變，直接影響著鋰離子電容器的功率特性。然而，現(xiàn)有技術(shù)并沒(méi)有關(guān)注充放電過(guò)程中電解液濃度變化對(duì)于鋰離子電容器功率特性的影響，多數(shù)采用與鋰離子電池一致的約為1mol/L濃度的電解液。即使少數(shù)技術(shù)中，意識(shí)到鋰離子電容器充電過(guò)程中電解液濃度降低的問(wèn)題，采用了更高濃度的電解液(如文獻(xiàn)“Electrochimica Acta 153(2015)476-483”中采用了1.2mol/L的LiPF6電解液，而文獻(xiàn)“Journal of Power Sources 113(2003)62-71”中則采用了2.0mol/L的LiBF4電解液)，卻仍然無(wú)法針對(duì)電解液體系的特性給出合適的電解液濃度利用技術(shù)方案，無(wú)法保證電解液的高導(dǎo)電率特性，制約了鋰離子電容器功率特性的發(fā)揮，也一定程度上限制鋰離子電容器的循環(huán)特性和儲(chǔ)存能量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有低內(nèi)阻、高功率特性的鋰離子電容器，同時(shí)也能夠提升鋰離子電容器的循環(huán)特性，并一定程度上提升其儲(chǔ)能密度。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種鋰離子電容器，其包括電解液、正極、負(fù)極以及置于正負(fù)極之間的隔離膜，正極與負(fù)極均由集流體層和貼覆在集流體層上的電極物質(zhì)層構(gòu)成， 正極電極物質(zhì)層中的活性物質(zhì)為雙電層型儲(chǔ)能炭材料，負(fù)極電極物質(zhì)層中的活性物質(zhì)為嵌鋰型儲(chǔ)能材料，電解液包括可溶鋰鹽和溶解有可溶鋰鹽的非質(zhì)子有機(jī)溶劑；
所述鋰離子電容器開(kāi)路電壓處于最高工作電壓時(shí)電解液濃度為x，開(kāi)路電壓處于最低工作電壓時(shí)電解液濃度為y，同體系電解液在-20-60℃的最大電導(dǎo)率濃度值為z，三個(gè)濃度值的關(guān)系為x≤z≤y。
優(yōu)選的，所述鋰離子電容器開(kāi)路電壓處于最高工作電壓時(shí)電解液的電導(dǎo)率值為a，開(kāi)路電壓處于最低工作電壓時(shí)電解液的電導(dǎo)率值為b，其中，85％b≦a≦115％b。
優(yōu)選的，所述雙電層型儲(chǔ)能炭材料為多孔活性炭、石墨烯、活性炭纖維或炭氣凝膠中的至少一種。
優(yōu)選的，所述雙電層型儲(chǔ)能炭材料的比表面積為600-3000m2/g。
優(yōu)選的，所述嵌鋰型儲(chǔ)能材料為天然石墨、人造石墨、中間相炭微球、硬炭、軟炭、石墨烯、鈦酸鋰或二氧化鈦中的至少一種。
優(yōu)選的，所述正極電極物質(zhì)層包括：80wt％-90wt％的雙電層型儲(chǔ)能炭材料，1wt％-15wt％的導(dǎo)電劑，1.5wt％-10wt％的粘結(jié)劑。
優(yōu)選的，所述負(fù)極電極物質(zhì)層包括：75wt％-95wt％的嵌鋰型儲(chǔ)能材料，1wt％-15wt％的導(dǎo)電劑，1.5wt％-10wt％粘結(jié)劑。
優(yōu)選的，構(gòu)成電解液的所述可溶鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、草酸二氟硼酸鋰或三氟甲基磺酸鋰中的至少一種。
優(yōu)選的，構(gòu)成電解液的所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚或乙腈中的至少一 種。
優(yōu)選的，所述以嵌鋰型儲(chǔ)能材料為活性物質(zhì)的負(fù)極通過(guò)預(yù)嵌鋰處理得到。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明所述的鋰離子電容器，在最低工作電壓和最高工作電壓之間工作時(shí)，其電解液的濃度變化對(duì)應(yīng)于電導(dǎo)率值較高的濃度范圍，較大限度利用了電解液離子導(dǎo)電能力最高的區(qū)間，因而鋰離子電容器具有較低的內(nèi)阻和更為優(yōu)異的功率特性。
本發(fā)明所述的鋰離子電容器，相對(duì)而言具有更低的離子導(dǎo)電內(nèi)阻，有利于抑制鋰離子電容器循環(huán)壽命的衰減。
本發(fā)明所述的鋰離子電容器，由于具有相對(duì)較低的內(nèi)阻，因而在相同電壓區(qū)間內(nèi)工作時(shí)，其充電曲線的平均電壓更低，而放電曲線的平均電壓更高，放電容量也更大，因而其具有更高的能量利用效率和更高的有效能量?jī)?chǔ)存量，提高了儲(chǔ)能密度。
附圖說(shuō)明
圖1為鋰離子電容器充放電過(guò)程中電解液濃度及電導(dǎo)率變化示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種鋰離子電容器，其包括電解液、正極、負(fù)極以及置于正 負(fù)極之間的隔離膜，正極與負(fù)極均由集流體層和貼覆在集流體層上的電極物質(zhì)層構(gòu)成，正極電極物質(zhì)層中的活性物質(zhì)為雙電層型儲(chǔ)能炭材料，負(fù)極電極物質(zhì)層中的活性物質(zhì)為嵌鋰型儲(chǔ)能材料，電解液包括可溶鋰鹽和溶解有可溶鋰鹽的非質(zhì)子有機(jī)溶劑。
其中，所述雙電層型儲(chǔ)能炭材料，是指具有一定比表面積，可利用陰、陽(yáng)離子在其與電解液界面形成的電吸附雙電層進(jìn)行儲(chǔ)能的炭材料。這類(lèi)炭材料可為活性炭、活性炭纖維、石墨烯、炭氣凝膠、炭納米管、模板炭、碳化物衍生炭等。其中，以活性炭、活性炭纖維、石墨烯及炭氣凝膠作為優(yōu)選，且雙電層型儲(chǔ)能炭材料的比表面積優(yōu)選600-3000m2/g。
所述嵌鋰型儲(chǔ)能材料，是指任何能夠在3V(vs Li)以下實(shí)現(xiàn)鋰離子的可逆嵌入和脫出的材料。這類(lèi)材料主要包括天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、硬炭、軟炭、石墨烯及炭納米管等炭材料；二氧化錳、二氧化鈦、鈦酸鋰、氧化錫、氧化亞錫等氧化物類(lèi)材料；晶體硅、無(wú)定形硅、硅化物、硅炭復(fù)合材料等硅基材料及合金類(lèi)嵌鋰材料等。其中，以天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、硬炭、軟炭、石墨烯、鈦酸鋰及二氧化鈦?zhàn)鳛閮?yōu)選。
本發(fā)明的正負(fù)極集流體層的材質(zhì)可為金屬、炭或?qū)щ娦愿叻肿拥葘?dǎo)電材料。通常以鋁、鎳、銅、不銹鋼等金屬材質(zhì)作為優(yōu)選。所述集流體層可為金屬箔、腐蝕箔、金屬絲編織的金屬網(wǎng)、泡沫狀金屬箔、沖孔金屬箔等形態(tài)。
本發(fā)明中構(gòu)成電解液的可溶鋰鹽為可以在非質(zhì)子有機(jī)溶劑中溶解的所有鋰鹽?？蔀闊o(wú)機(jī)鋰鹽或有機(jī)鋰鹽。無(wú)機(jī)鋰鹽如六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)或六氟砷酸鋰(LiAsF6)。有機(jī)鋰鹽有 硼基類(lèi)鋰鹽如雙草酸硼酸鋰(LiB(C2O4)2)或草酸二氟硼酸鋰(LiBF2(C2O4))，磺酸類(lèi)鋰鹽如三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)，烷基類(lèi)鋰鹽如三(三氟甲基磺酰)甲基鋰(LiC(SO2CF3)3)，亞胺類(lèi)鋰鹽如雙(氟磺酰基)亞胺鋰(LiN(SO2F)2)或雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiN(SO2CF3)2)，含全氟膦類(lèi)如三(五氟乙基)三氟磷酸鋰(LiPF3(C2F5)3)等。其中，以LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4)或LiCF3SO3作為優(yōu)選。
所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑可以列舉出碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ丁內(nèi)酯(γ-BL)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、四氫呋喃(THF)、2-甲基四氫呋喃(MeTHF)、1,3-二氧戊烷(1，3-DOL)、二甲氧基乙烷(DME)、環(huán)丁砜(TMS)、二甲基亞砜(DMSO)或乙腈(AN)等。其中，以EC、PC、DMC、DEC、EMC、DME或AN中的至少一種組分構(gòu)成的溶劑作為優(yōu)選。
本發(fā)明中置于正負(fù)極之間的隔離膜，是指能夠使陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)的電子絕緣膜。具體而言，可以使用聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚酯膜、纖維素膜、玻璃纖維膜及纖維素與人造絲構(gòu)成的無(wú)紡布或微孔膜等。
本發(fā)明鋰離子電容器的正負(fù)極電極物質(zhì)層除了含有活性物質(zhì)以外，通常還會(huì)包含用以增強(qiáng)電極活性物質(zhì)顆粒間和活性物質(zhì)顆粒與集流體間導(dǎo)電性及粘附力的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。導(dǎo)電劑可以為導(dǎo)電炭黑(如科琴炭黑和乙炔黑)、導(dǎo)電石墨、炭納米管、石墨烯、金屬纖維或金屬顆粒等。粘結(jié)劑可為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、羥甲基纖維素鈉(CMC)或聚乙烯醇(PVA)等。電極制備的常用方法為，將正負(fù)極活性物質(zhì)分別與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑均勻混合后，通過(guò)涂布、噴涂、印刷或壓 接等方式擔(dān)負(fù)于集流體上制得電極。
本發(fā)明中所述對(duì)負(fù)極進(jìn)行的預(yù)嵌鋰處理，是指在不影響正極狀態(tài)的情況下，通過(guò)電化學(xué)方法使鋰離子預(yù)先嵌入到負(fù)極中的技術(shù)方案。對(duì)負(fù)極的預(yù)嵌鋰處理可采用以下方法實(shí)現(xiàn)(但不限于此)：①鋰離子電容器中具有與負(fù)極電連接的金屬鋰犧牲電極，并且正、負(fù)極集流體具有通孔結(jié)構(gòu)，電解液注入后，由于與負(fù)極的電化學(xué)連接，鋰犧牲電極溶解后穿過(guò)集流體層可嵌入負(fù)極活性物質(zhì)；②將金屬鋰粉通過(guò)涂布、噴濺等方式直接擔(dān)載于負(fù)極表面，鋰離子電容器組裝并注入電解液后，由于與負(fù)極活性物質(zhì)的電化學(xué)接觸，金屬鋰粉可溶解并嵌入負(fù)極活性物質(zhì)。
實(shí)施例1
正極電極物質(zhì)層以82wt％的活性炭(比表面積為1600m2/g)作為正極活性物質(zhì)，10wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，8wt％的PTFE作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以92wt％的中間相炭微球(預(yù)嵌鋰容量為250mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，3wt％的科琴炭黑作為導(dǎo)電劑，2.5wt％的SBR和2.5wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為EC和EMC(兩者的體積比為1：1)，該體系電解液在30℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為0.75mol/L；
鋰離子電容器在2.0V-3.8V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.0mol/L，3.8V時(shí)電解液的濃度為0.75mol/L。
實(shí)施例2
正極電極物質(zhì)層以5wt％的活化石墨烯(比表面積為3100m2/g)和80wt％的活性炭(比表面積為1400m2/g)作為正極活性物質(zhì)，5wt％的乙炔黑作為 導(dǎo)電劑，10wt％的PTFE作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以87wt％的人造石墨(預(yù)嵌鋰容量為100mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，6wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，7wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)i(CF3BF3)，溶劑為EC、EMC和DMC(三者的體積比為5：3：2)，該體系電解液在25℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1mol/L；
鋰離子電容器在2.0V-4.0V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.1mol/L，4.0V時(shí)電解液的濃度為0.8mol/L。
實(shí)施例3
正極電極物質(zhì)層以84wt％的二氧化碳活化的炭氣凝膠(比表面積為1886m2/g)作為正極活性物質(zhì)，4wt％的乙炔黑和2wt％的導(dǎo)電石墨作為導(dǎo)電劑，10wt％的PTFE作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以80wt％的炭包覆鈦酸鋰(炭包覆量為3.25％)作為負(fù)極活性物質(zhì)，10wt％的科琴炭黑作為導(dǎo)電劑，10wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為PC，該體系電解液在25℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為0.8mol/L；
鋰離子電容器在1.5V-2.7V工作，1.5V時(shí)電解液的濃度為1.0mol/L，2.7V時(shí)電解液的濃度為0.7mol/L。
實(shí)施例4
正極電極物質(zhì)層以82wt％的活性炭(比表面積為1600m2/g)作為正極活性物質(zhì)，8wt％的乙炔黑和2wt％的碳納米管作為導(dǎo)電劑，5wt％的SBR和3wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以90wt％的硬炭(預(yù)嵌鋰量為120mAh/g)作為負(fù)極活 性物質(zhì)，5wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，3wt％的SBR和2wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為EC、EMC和DMC(三者的質(zhì)量比為1：1：1)，該體系電解液在25℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1.0mol/L；
鋰離子電容器在2.0V-4.1V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.3mol/L，4.1V時(shí)電解液的濃度為0.8mol/L，且電解液在1.3mol/L和0.8mol/L下均有相同的電導(dǎo)率值，約為10.6mS/cm。
實(shí)施例5
正極電極物質(zhì)層以90wt％的活性炭纖維織物(比表面積為1550m2/g)作為正極活性物質(zhì)，10wt％的金屬鋁噴涂層起到與集流體的導(dǎo)電作用；
負(fù)極電極物質(zhì)層以90wt％的石油焦軟炭(預(yù)嵌鋰量為100mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，5wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，5wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為EC和EMC(兩者的體積比為3：7)，該體系電解液在20℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1mol/L；
鋰離子電容器在1.5V-4.0V工作，1.5V時(shí)電解液的濃度為1.1mol/L，4.0V時(shí)電解液的濃度為0.75mol/L。
實(shí)施例6
正極電極物質(zhì)層以80wt％的石墨烯(比表面積為600m2/g)作為正極活性物質(zhì)，5wt％的科琴炭黑作為導(dǎo)電劑，15wt％的PTFE作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以70wt％的石墨烯(預(yù)嵌鋰量為420mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，20wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，10wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為DMC，該體系電解液在25℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1.75mol/L；
鋰離子電容器在2.0V-4.0V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.75mol/L，4.0V時(shí)電解液的濃度為1.5mol/L。
實(shí)施例7
正極電極物質(zhì)層以78wt％的Al4C3衍生炭材料(比表面積為1470m2/g)作為正極活性物質(zhì)，6wt％的乙炔黑和4wt％的導(dǎo)電石墨作為導(dǎo)電劑,12wt％的PTFE作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以80wt％的Bronze型二氧化鈦?zhàn)鳛樨?fù)極活性物質(zhì)，10wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，10wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iB(C2O4)2，溶劑為PC和DEC(二者的質(zhì)量比為8：2)，該體系電解液在59℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為0.61mol/kg；
鋰離子電容器在1.5V-2.8V工作，1.5V時(shí)電解液的濃度為0.8mol/kg，2.8V時(shí)電解液的濃度為0.5mol/kg。
實(shí)施例8
正極電極物質(zhì)層以85wt％的活化碳納米管(比表面積為1050m2/g)作為正極活性物質(zhì)，4wt％的導(dǎo)電炭黑和1wt％的石墨烯作為導(dǎo)電劑,5wt％的SBR和5wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以80wt％的Anatase型二氧化鈦(預(yù)嵌鋰量為100mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，10wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，10wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iClO4，溶劑為PC和DMC(二者的質(zhì)量比為1：2)，該體系電解液在15℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為0.82mol/L；
鋰離子電容器在1.5V-2.5V工作，1.5V時(shí)電解液的濃度為0.82mol/L， 2.5V時(shí)電解液的濃度為0.6mol/L。
實(shí)施例9
正極電極物質(zhì)層以85wt％的活性炭(比表面積為2050m2/g)作為正極活性物質(zhì)，4wt％的導(dǎo)電炭黑和1wt％的石墨烯作為導(dǎo)電劑,5wt％的SBR和5wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以85wt％的α-二氧化錳作為負(fù)極活性物質(zhì)，10wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，5wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iAsF6，溶劑為PC、EC和MeTHF(三者的體積比為1：1：6)，該體系電解液在0℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1.0mol/L；
鋰離子電容器在0V-3.0V工作，0V時(shí)電解液的濃度為1.1mol/L，3.0V時(shí)電解液的濃度為0.7mol/L。
實(shí)施例10
正極電極物質(zhì)層以87wt％的活性炭(比表面積為1600m2/g)作為正極活性物質(zhì)，4wt％的導(dǎo)電炭黑和2wt％的石墨烯作為導(dǎo)電劑，4wt％的SBR和3wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以80wt％的炭包覆鈦酸鋰(炭包覆量為3.25％)作為負(fù)極活性物質(zhì)，10wt％的導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電劑，10wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為EC和EMC(二者的體積比為3：7)，該體系電解液在-20℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為0.75mol/L；
鋰離子電容器在1.5V-2.8V工作，1.5V時(shí)電解液的濃度為0.9mol/L，2.8V時(shí)電解液的濃度為0.6mol/L。
實(shí)施例11
正極電極物質(zhì)層以82wt％的活性炭(比表面積為2500m2/g)作為正極活性物質(zhì)，8wt％的科琴黑和2wt％的碳納米管作為導(dǎo)電劑，5wt％的SBR和3wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以90wt％的硬炭(預(yù)嵌鋰量為200mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，5wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，3wt％的SBR和2wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，溶劑為EC和DEC(二者的體積比為3：7)，該體系電解液在60℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1.0mol/L；
鋰離子電容器在2.0V-4.0V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.2mol/L，4.0V時(shí)電解液的濃度為1.0mol/L。
實(shí)施例12
正極電極物質(zhì)層以90wt％的活性炭(比表面積為2000m2/g)作為正極活性物質(zhì)，1wt％的乙炔黑和2wt％的石墨烯作為導(dǎo)電劑,7wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以92wt％的Mg元素?fù)诫s鈦酸鋰(Li3.75Mg0.25Ti5O12)作為負(fù)極活性物質(zhì)，2wt％的科琴炭黑和1wt％的導(dǎo)電石墨作為導(dǎo)電劑，5wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iBF4，溶劑為PC和DEC(二者的質(zhì)量比為50.7：49.3)，該體系電解液在25℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為0.9mol/kg；
鋰離子電容器在1.5V-2.8V工作，1.5V時(shí)電解液的濃度為1.0mol/kg，2.8V時(shí)電解液的濃度為0.8mol/kg。
實(shí)施例13
正極電極物質(zhì)層以88wt％的活性炭(比表面積為1400m2/g)作為正極活 性物質(zhì)，7wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，2.5wt％的SBR和2.5wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以92wt％的天然石墨(預(yù)嵌鋰容量為150mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，3wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，5wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iBF2(C2O4)，溶劑為EC和DEC(二者的質(zhì)量比為3：7)，該體系電解液在50℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1.16mol/kg；
鋰離子電容器在2.0V-4.0V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.2mol/kg，4.0V時(shí)電解液的濃度為0.8mol/kg。
實(shí)施例14
正極電極物質(zhì)層以82wt％的活性炭(比表面積為1800m2/g)作為正極活性物質(zhì)，8wt％的科琴炭黑和2wt％的導(dǎo)電石墨作為導(dǎo)電劑，5wt％的SBR和3wt％的CMC作為粘結(jié)劑；
負(fù)極電極物質(zhì)層以90wt％的硬炭(預(yù)嵌鋰量為150mAh/g)作為負(fù)極活性物質(zhì)，5wt％的乙炔黑作為導(dǎo)電劑，5wt％的PVDF作為粘結(jié)劑；
電解液中鋰鹽為L(zhǎng)iN(SO2CF3)2，溶劑為1,3-DOL和DME(二者的體積比為1：1)，該體系電解液在30℃時(shí)的最大電導(dǎo)率濃度為1.05mol/kg；
鋰離子電容器在2.0V-4.0V工作，2.0V時(shí)電解液的濃度為1.2mol/kg，4.0V時(shí)電解液的濃度為0.9mol/kg。
圖1給出了鋰鹽非質(zhì)子有機(jī)溶劑電解液的特征電導(dǎo)率濃度曲線101,鋰鹽電解液的電導(dǎo)率隨著鋰鹽濃度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。在低濃度區(qū)域，電解液的電導(dǎo)率隨著電解液濃度的增加而增加，并在濃度z時(shí)到達(dá)最大電導(dǎo)率值Cmax，而后隨著電解濃度的進(jìn)一步增加，電解液的電導(dǎo)率開(kāi) 始呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。這是因?yàn)楫?dāng)鋰鹽濃度較低時(shí)，一方面電解液的粘度不會(huì)隨濃度的提高發(fā)生明顯變化，另一方面電解液體系的表觀介電常數(shù)增大，促進(jìn)著鋰鹽的溶解與電離，因而電導(dǎo)率隨著鋰鹽濃度的增加而增大。隨著鋰鹽濃度的繼續(xù)增加，粘度逐漸成為制約離子遷移的主導(dǎo)因素，電導(dǎo)率達(dá)到最大值后開(kāi)始下降。
對(duì)以雙電層型炭正極和嵌鋰型負(fù)極構(gòu)成的鋰離子電容器而言，無(wú)論是否對(duì)負(fù)極進(jìn)行預(yù)嵌鋰處理，其在最低值工作電壓時(shí)，如圖1中所示2位置，均具有最高的電解液濃度值x，對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率值為a；而在最高工作電壓時(shí)，如圖1中所示1位置，均具有最低的電解液濃度值y，對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率值為b,85％b≦a≦115％b。在本發(fā)明中，最低、最高工作電壓對(duì)應(yīng)的電解液濃度值與最大電導(dǎo)率濃度值存在如下關(guān)系：x≤z≤y。本發(fā)明鋰離子電容器在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)的濃度值處于電解液電導(dǎo)率濃度曲線中電導(dǎo)率較高的區(qū)間，從而可降低鋰離子電容器內(nèi)阻，提升其功率、循環(huán)特性，并利于儲(chǔ)能密度的發(fā)揮。當(dāng)最低和最高濃度下的電導(dǎo)率值a≈b時(shí)，鋰離子電容器幾乎利用了相應(yīng)電解液體系的最大導(dǎo)電率區(qū)域，具有最優(yōu)的技術(shù)效果。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。