锂离子电容器(LIC)可以说是锂离子充电电池(LIB)和双电层电容器(EDLC)的混合电容器,正极采用活性炭,负极采用石墨等材料。它比锂离子充电电池稳定,又超越了双电层电容器的电气性能,热致击穿及老化少,自放电也很少。 锂离子电容器的特点是,有与双电层电容器EDLC相同的充电速度,而能量密度却高于EDLC。通常,EDLC的能量密度只有数Wh/kg,而新产品锂离子电容器在蓄电容量相同的情况下,尺寸可减小至几分之一。充电和放电的周期特性更佳,反复充电放电数万次,容量只减少百分之几。即使暂时短路也不会着火或爆炸,安全性很高。可以说,锂离子电容器的性能全面超过了双电层电容器。 锂离子电容器逐步走向实用化 电容器在短短数十年间,需求量激增了至少500倍以上,对于由双电层电容器改良后的锂离子电容器,由于能量密度高,安全性优,小型而美观,因而被认为是新一代绿色电子蓄电组件。在绿色能源急需升级换代的新经济时代,人们有幸找到了这种可以取代双电层电容器的大容量锂离子电容器,并对其性能和应用前景充满信心。
新产品不断推出
随着锂离子电容器制造技术的不断改进,具有新功能和新特性的锂离子电容器不断涌现。
1、快速充电锂离子电容器
日本太阳诱电公司开发的新型锂离子电容器,只需30秒钟就能完成充电。锂离子电容器电量虽然比不上充电电池,但它能充满电的优点在很多领域具有较大的应用潜力。目前,锂离子电容器主要用作各种小型玩具和计测仪器的电源,也可以作为蓄电源与太阳能电池或发电机配合使用。
2、耐高温锂离子电容器 日本FDK公司的锂离子电容器EneCapTen,是事先掺杂了锂离子的锂离子电容器,采用了层叠型单元构造。与圆筒型锂离子电容器不同,这种锂离子电容器正极采用了活性炭,负极采用了碳。最大电压为3.8V,静电容量为2000F,单位重量的能量密度为14Wh/kg左右,其特点是高温负荷特性出色、自放电少。
3、复合锂离子电容器 日本东京农工大学研究生院采用单层碳纳米管与钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)复合材料作为负极,开发出了容量特性及高倍率下放电特性更高的锂离子电容器。
电极面积上的单位体积能量密度为45Wh/L,输出功率密度为17000W/L,与以往采用活性炭的双电层电容器相比,分别可提高到约4.5倍和约3.8倍。
4、新型混合型水系锂离子电容器 复旦大学发明了一种新型的水系“摇椅式”混合电容器LiMn2O4/AC体系。负极采用活性炭、正极采用尖晶石型锰酸锂(现在动力锂离子电池用正极材料)和LiMn2O4水溶液电解质。电容器(AC/LiMn2O4)最大耐压为1.8V,平均工作电压为1.3V。具有高比能量、大功率、长寿命、低成本和高安全性的特点。从性能、成本和环境影响的综合性来分析,新型混合形水系锂离子电容器的综合性能超过现有任何一种电容器,包括AC/Ni(OH)2体系。
5、小型化锂离子电容器 在电容器和锂离子充电电池市场上占优势的日本企业,在锂离子电容器的开发方面也领先业界。日本ACT公司推出能量密度高于40Wh/L的Premlis产品,已用作不间断电源系统和发电设备中的辅助蓄电装置。日本NEC东金公司发布了静电容量达1000F的试制品。日本FDK公司则致力于开发可消除单元偏差的模块控制电路,以延长使用寿命。日立化成公司开发出静电容量达900F、直径为40mm的大型圆筒型单元,适合汽车及工业应用。昭荣电子公司则在开发面向小型设备及家电应用的小型圆筒型产品。