预嵌锂用穿孔集流体对锂离子电容器电化学性能的影响

蒋江民 聂平 董升阳 吴宇婷 张校刚

引用本文: 蒋江民,  聂平,  董升阳,  吴宇婷,  张校刚. 预嵌锂用穿孔集流体对锂离子电容器电化学性能的影响[J]. 物理化学学报, 2017, 33(4): 780-786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201612291 shu
Citation:  JIANG Jiang-Min,  NIE Ping,  DONG Sheng-Yang,  WU Yu-Ting,  ZHANG Xiao-Gang. Effect of Pre-Punched Current Collector for Lithiation on the Electrochemical Performance of Lithium-Ion Capacitor[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(4): 780-786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201612291 shu

预嵌锂用穿孔集流体对锂离子电容器电化学性能的影响

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划(973)(2014CB239701),国家自然科学基金(51372116,51672128),江苏省自然科学基金(BK20151468),江苏省产学研前瞻性联合研究(BY-2015003-7)及江苏省高校优势学科建设工程(PAPD)资助项目

摘要: 将石墨涂覆于传统铜箔(CCC)与穿孔铜箔(PCC)集流体表面,通过内部短路的方式进行预嵌锂处理,再以商业化的活性炭及预锂化的石墨分别为正、负极材料组装成锂离子电容器(LIC)。以PCC为集流体的LIC在0.1 和2.0 A·g-1的电流密度下,能量密度分别为118.2 和51.7 Wh·kg-1,并且在0.5 A·g-1的电流密度下循环1000 次后的能量密度保持率为90%;以CCC为集流体的LIC在0.1和2.0A·g-1的电流密度下的能量密度分别为125.5和43.3 Wh·kg-1,在同等电流密度下2.0-3.8 V之间循环1000次后的能量密度保持率仅为73.2%。进一步研究表明,石墨采用PCC在预嵌锂的过程中避免了金属锂沉积,生成了均一且稳定的固体电解质膜(SEI),有效防止充放电过程中SEI膨胀,活性物质与集流体间粘结力降低,活性物质脱落等现象发生。因此,LIC通过PCC完成预嵌锂后的自放电及内阻更小,具有更佳的倍率性能和循环性能。

English

    1. [1]

      Yang, Z.; Zhang, W.; Shen, Y.; Yuan, L. X.; Huang, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 1062. [杨泽, 张旺, 沈越, 袁利霞, 黄云辉. 物理化学学报, 2016, 32, 1062.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201603231

    2. [2]

      Aravindan, V.; Gnanaraj, J.; Lee, Y. S.; Madhavi, S. Chem. Rev. 2014, 114, 11619. doi: 10.1021/cr5000915

    3. [3]

      Liu, H. J.; Xia, Y. Y. Prog. Chem. 2011, 23, 595. [刘海晶, 夏永姚. 化学进展, 2011, 23, 595.]

    4. [4]

      Khomenko, V.; Raymundo-Piñero, E.; Béguin, F. J. Power Sources. 2008, 177, 643. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.11.101

    5. [5]

      Banerjee, A.; Upadhyay, K. K.; Puthusseri, D.; Aravindan, V.; Madhavi, S.; Ogale, S. Nanoscale 2014, 6, 4387. doi: 10.1039/C4NR00025K

    6. [6]

      Zhang, F.; Zhang, T.; Yang, X.; Zhang, L.; Leng, K.; Huang, Y.; Chen, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1623. doi: 10.1039/C3EE40509E

    7. [7]

      Zhang, T.; Zhang, F.; Zhang, L.; Lu, Y.; Zhang, Y.; Yang, X.; Ma, Y.; Huang, Y. Carbon 2015, 92, 106. doi: 10.1016/j.carbon.2015.03.032

    8. [8]

      Zhao, E.; Qin, C.; Jung, H. R.; Berdichevsky, G.; Nese, A.; Marder, S.; Yushin, G. ACS Nano 2016, 10, 3977. doi: 10.1021/acsnano.6b00479

    9. [9]

      Choi, H. S.; Im, J. H.; Kim, T.; Park, J. H.; Park, C. R. J. Mater. Chem. 2012, 22, 16986. doi: 10.1039/C2JM32841K

    10. [10]

      Dong, S.; Wang, X.; Shen, L.; Li, H.; Wang, J.; Nie, P.; Wang, J.; Zhang, X. J. Electroanal. Chem. 2015, 757, 1. doi: 10.1016/j.jelechem.2015.09.002

    11. [11]

      Wang, H.; Guan, C.; Wang, X.; Fan, H. J. Small 2015, 11, 1470. doi: 10.1002/smll.201402620

    12. [12]

      Sivakkumar, S.; Milev, A. S.; Pandolfo, A. Electrochim. Acta 2011, 56, 9700. doi: 10.1016/j.electacta.2011.06.060

    13. [13]

      Sivakkumar, S.; Pandolfo, A. Electrochim. Acta 2012, 65, 280. doi: 10.1016/j.electacta.2012.01.076

    14. [14]

      Kim, J. H.; Kim, J. S.; Lim, Y. G.; Lee, J. G.; Kim, Y. J. J. Power Sources 2011, 196, 10490. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.08.081

    15. [15]

      Schroeder, M.; Winter, M.; Passerini, S.; Balducci, A. J. Power Sources 2013, 238, 388. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.04.045

    16. [16]

      Amatucci, G. G.; Badway, F.; Du Pasquier, A.; Zheng, T. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A930. doi: 10.1149/1.1383553

    17. [17]

      Zhang, J.; Shi, Z.; Wang, C. Electrochim. Acta 2014, 125, 22. doi: 10.1016/j.electacta.2014.01.040

    18. [18]

      Zhang, J.; Wu, H.; Wang, J.; Shi, J.; Shi, Z. Electrochim. Acta 2015, 182, 156. doi: 10.1016/j.electacta.2015.09.074

    19. [19]

      Yuan, M. R.; Liu, W. Q.; Zhu, Y. F.; Xu, Y. J.; Zhao, F. H. Mater. Rev. 2013, 16, 005. [袁美蓉, 刘伟强, 朱永法, 徐永进, 赵方辉.材料导报, 2013, 16, 005.]

    20. [20]

      Cao, W.; Greenleaf, M.; Li, Y.; Adams, D.; Hagen, M.; Doung, T.; Zheng, J. J. Power Sources 2015, 280, 600. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.01.102

    21. [21]

      Cao, W.; Zheng, J. J. Power Sources 2012, 213, 180. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.04.033

    22. [22]

      Xu, Q. Y.; Xu, Y. J.; Zhu, Y. F.; Jiang, D. D. Mater. Rev. 2013, 27, 28. [徐启远, 徐永进, 朱永法, 姜冬冬. 材料导报, 2013, 27, 28.]

    23. [23]

      Kim, M.; Xu, F.; Lee, J. H.; Jung, C.; Hong, S. M.; Zhang, Q.; Koo, C. M. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 10029. doi: 10.1039/C4TA00678J

    24. [24]

      Cao, W.; Zheng, J. J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A1572. doi: 10.1149/2.114309jes

    25. [25]

      Ping, L. N.; Zheng, J. M.; Shi, Z. Q.; Wang, C. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28.1733. [平丽娜, 郑嘉明, 时志强, 王成扬. 物理化学学报, 2012, 28, 1733.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201205092

    26. [26]

      Nie, P.; Shen, L. F.; Chen, L.; Su, X. F.; Zhang, X. G.; Li, H. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2123. [聂平, 申来法, 陈琳, 苏晓飞, 张校刚, 李洪森. 物理化学学报, 2011, 27, 2123.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110902

    27. [27]

      Gourdin, G.; Smith, P. H.; Jiang, T.; Tran, T. N.; Qu, D. J. Electroanal. Chem. 2013, 688, 103. doi: 10.1016/j.jelechem.2012.08.029

    28. [28]

      Liang, K.; Chen, A.; Feng, Z. S.; Ye, Z. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2002, 18, 381. [梁逵, 陈艾, 冯哲圣, 叶芝祥. 物理化学学报, 2002, 18, 381.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20020420

    29. [29]

      Jiang, J. M.; Nie, P.; Ding, B.; Wu, W. X.; Chang, Z.; Wu, Y. T.; Dou, H.; Zhang, X. G. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 30926. doi: 10.1021/acsami.6b10038

    30. [30]

      Kumagai, S.; Ishikawa, T.; Sawa, N. J. Energy Storage 2015, 2, 1. doi: 10.1016/j.est.2015.05.005"

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1
  • 文章访问数:  806
  • HTML全文浏览量:  73
文章相关
  • 发布日期:  2016-12-29
  • 收稿日期:  2016-10-20
  • 修回日期:  2016-12-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章