以预锂化中间相碳微球为负极的锂离子电容器的电化学性能

平丽娜 郑嘉明 时志强 王成扬

引用本文: 平丽娜, 郑嘉明, 时志强, 王成扬. 以预锂化中间相碳微球为负极的锂离子电容器的电化学性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(07): 1733-1738. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205092 shu
Citation:  PING Li-Na, ZHENG Jia-Ming, SHI Zhi-Qiang, WANG Cheng-Yang. Electrochemical Performance of Lithium Ion Capacitors Using Li+-Intercalated Mesocarbon Microbeads as the Negative Electrode[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(07): 1733-1738. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205092 shu

以预锂化中间相碳微球为负极的锂离子电容器的电化学性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51172160, 50902102) (51172160, 50902102)

    国家高技术研究发展计划项目(863) (2011AA11A232)资助 (863) (2011AA11A232)

摘要:

以商品活性炭(AC)为正极, 预锂化中间相碳微球(LMCMBs)为负极, 组装成锂离子电容器(LICs). 用X射线衍射(XRD)对LMCMB 电极材料的晶体结构进行了表征和分析, 预锂化量(PIC)小于200 mAh·g-1 时,LMCMB电极材料基本保持了原始的石墨晶体结构. 利用三电极装置, 测试了充放电过程中LICs 的正、负极及整电容器的电压变化曲线. 以LMCMB为电极, 锂离子电容器负极的工作电压变低, 并且电压曲线更加平坦, 同时正极也可以利用到更低的电压区间. 对比锂离子电容器MCMB/AC, LMCMB/AC在比能量密度、循环性能和库仑效率电化学性能方面都得到了改善. 在电压区间2.0-3.8 V 下, 100 次循环后, 放电比容量的保持率从74.8%增加到100%, 库仑效率从95%增加到100%. LMCMB/AC电容器容量不衰退的直接原因是由于AC正极极化变小. 在2.0-3.8 V和1.5-3.8 V电压区间内, LMCMB/AC锂离子电容器的比能量密度分别可达85.6和97.9 Wh·kg-1.

English

    1. [1]

      (1) Zhang, J.; Kong, L. B.; Cai, J. J.; Yang, Z. S.; Luo, Y. C.; Kang,L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (6), 1515. [张晶, 孔令斌, 蔡建军, 杨贞胜, 罗永春, 康龙. 物理化学学报, 2010, 26 (6), 1515.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100603

      (1) Zhang, J.; Kong, L. B.; Cai, J. J.; Yang, Z. S.; Luo, Y. C.; Kang,L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (6), 1515. [张晶, 孔令斌, 蔡建军, 杨贞胜, 罗永春, 康龙. 物理化学学报, 2010, 26 (6), 1515.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100603

    2. [2]

      (2) Yuan, C. Z.; Gao, B.; Zhang, X. G. J. Power Sources 2007, 173,606. 10.1016/j.jpowsour.2007.04.034(2) Yuan, C. Z.; Gao, B.; Zhang, X. G. J. Power Sources 2007, 173,606. 10.1016/j.jpowsour.2007.04.034

    3. [3]

      (3) Su, Y. F.;Wu, F.; Bao, L. Y.; Xu, B.; Chen, S. Acta Chim. Sin.2008, 66, 591. [苏岳峰, 吴锋, 包丽颖, 徐斌, 陈实. 化学学报, 2008, 66, 591.](3) Su, Y. F.;Wu, F.; Bao, L. Y.; Xu, B.; Chen, S. Acta Chim. Sin.2008, 66, 591. [苏岳峰, 吴锋, 包丽颖, 徐斌, 陈实. 化学学报, 2008, 66, 591.]

    4. [4]

      (4) Li, B. H.; Ding, S. H.; Liang, K.; Zhuang, K.; Hu, J. Electronic Components and Materials 2006, 25, 4. [李兵红, 丁士华,梁逵, 庄凯, 胡军. 电子元件与材料, 2006, 25, 4.](4) Li, B. H.; Ding, S. H.; Liang, K.; Zhuang, K.; Hu, J. Electronic Components and Materials 2006, 25, 4. [李兵红, 丁士华,梁逵, 庄凯, 胡军. 电子元件与材料, 2006, 25, 4.]

    5. [5]

      (5) Amatucci, G. G.; Badway, F.; Pasquier, A. D.; Zheng, T.J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A930.(5) Amatucci, G. G.; Badway, F.; Pasquier, A. D.; Zheng, T.J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A930.

    6. [6]

      (6) Morimoto, T.; Tsushima, M.; Che, Y. Hybrid Capacitors Usin rganic Electrolytes. In Electrochemical Capacitor and Hybrid Power Sources, Proceedings of the International Symposium,Philadelphia, May 12-17, 2002, Electrochemical Society: NJ,2002.(6) Morimoto, T.; Tsushima, M.; Che, Y. Hybrid Capacitors Usin rganic Electrolytes. In Electrochemical Capacitor and Hybrid Power Sources, Proceedings of the International Symposium,Philadelphia, May 12-17, 2002, Electrochemical Society: NJ,2002.

    7. [7]

      (7) Conway, B. E.; Pell,W. G. J. Solid State Electrochem. 2003, 7,637. doi: 10.1007/s10008-003-0395-7(7) Conway, B. E.; Pell,W. G. J. Solid State Electrochem. 2003, 7,637. doi: 10.1007/s10008-003-0395-7

    8. [8]

      (8) Khomenko, V.; Raymundo-Piñero, E.; Béguin, F. J. Power Sources 2008, 177, 643. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.11.101(8) Khomenko, V.; Raymundo-Piñero, E.; Béguin, F. J. Power Sources 2008, 177, 643. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.11.101

    9. [9]

      (9) Aida, T.; Yamada, K.; Morita, M. J. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9 (12), A534.(9) Aida, T.; Yamada, K.; Morita, M. J. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9 (12), A534.

    10. [10]

      (10) Sivakkumar, S. R.; Pandolfo, A. G. Electrochim. Acta 2012, 65,280. doi: 10.1016/j.electacta.2012.01.076(10) Sivakkumar, S. R.; Pandolfo, A. G. Electrochim. Acta 2012, 65,280. doi: 10.1016/j.electacta.2012.01.076

    11. [11]

      (11) Cao, G. F.; Liao, Y.; Zhang, X. H.; Chen, J. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (7), 1679. [曹国飞, 廖奕, 张小华, 陈金华. 物理化学学报, 2011, 27 (7), 1679.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110623(11) Cao, G. F.; Liao, Y.; Zhang, X. H.; Chen, J. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (7), 1679. [曹国飞, 廖奕, 张小华, 陈金华. 物理化学学报, 2011, 27 (7), 1679.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110623

    12. [12]

      (12) Sun, X. Z.; Zhang, X.; Zhang, D. C.; Ma, Y.W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (2), 367. [孙现众, 张熊, 张大成, 马衍伟. 物理化学学报, 2012, 28 (2), 367.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112131(12) Sun, X. Z.; Zhang, X.; Zhang, D. C.; Ma, Y.W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (2), 367. [孙现众, 张熊, 张大成, 马衍伟. 物理化学学报, 2012, 28 (2), 367.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112131

    13. [13]

      (13) Shi, H.; Barker, J.; Koksbang, R. J. Electrochem. Soc. 1996,143, 3466. doi: 10.1149/1.1837238(13) Shi, H.; Barker, J.; Koksbang, R. J. Electrochem. Soc. 1996,143, 3466. doi: 10.1149/1.1837238

    14. [14]

      (14) Wu, F.; Lu, H. Q.; Su, Y. F.; Chen, S.; Guan, Y. B. Materials Science Forum 2010, 650, 142. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.650.142(14) Wu, F.; Lu, H. Q.; Su, Y. F.; Chen, S.; Guan, Y. B. Materials Science Forum 2010, 650, 142. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.650.142

    15. [15]

      (15) Wang, H. Y.; Masaki, Y. Electrochem. Commun. 2006, 8 (9),1481. doi: 10.1016/j.elecom.2006.07.016(15) Wang, H. Y.; Masaki, Y. Electrochem. Commun. 2006, 8 (9),1481. doi: 10.1016/j.elecom.2006.07.016

    16. [16]

      (16) Aurbach, D.; Markovsky, B.;Weissman, I.; Levi, E.; Ein-Eli, Y.Electrochim. Acta 1999, 45, 67. doi: 10.1016/S0013-4686(99)00194-2(16) Aurbach, D.; Markovsky, B.;Weissman, I.; Levi, E.; Ein-Eli, Y.Electrochim. Acta 1999, 45, 67. doi: 10.1016/S0013-4686(99)00194-2

    17. [17]

      (17) Nicotera, I.; McLachlan, G. D.; Bennett, G. D.; Plitz, I.;Badway, F.; Amatucci, G. G.; Greenbaum, S. G. J. Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10 (1), A5.(17) Nicotera, I.; McLachlan, G. D.; Bennett, G. D.; Plitz, I.;Badway, F.; Amatucci, G. G.; Greenbaum, S. G. J. Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10 (1), A5.

    18. [18]

      (18) Shu, Z. X.; McMillan, R. S.; Murray, J. J. J. Electrochem. Soc.1993, 140 (4), 922. doi: 10.1149/1.2056228(18) Shu, Z. X.; McMillan, R. S.; Murray, J. J. J. Electrochem. Soc.1993, 140 (4), 922. doi: 10.1149/1.2056228

    19. [19]

      (19) Dahn, J. R. Phys. Rev. B 1991, 44 (17), 9170.(19) Dahn, J. R. Phys. Rev. B 1991, 44 (17), 9170.

    20. [20]

      (20) Owejan, J. P.; Gagliardo, J. J.; Harris, S. J.;Wang, H.; Hussey,D. S.; Jacobson, D. L. Electrochim. Acta 2012, 66, 94. doi: 10.1016/j.electacta.2012.01.047(20) Owejan, J. P.; Gagliardo, J. J.; Harris, S. J.;Wang, H.; Hussey,D. S.; Jacobson, D. L. Electrochim. Acta 2012, 66, 94. doi: 10.1016/j.electacta.2012.01.047

    21. [21]

      (21) Aida, T.; Murayama, I.; Yamada, K.; Moritab, M.J. Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10 (4), A93.(21) Aida, T.; Murayama, I.; Yamada, K.; Moritab, M.J. Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10 (4), A93.

    22. [22]

      (22) Aida, T.; Murayama, I.; Yamada, K.; Moritab, M.J. Electrochem. Soc. 2007, 154 (8), A798.

      (22) Aida, T.; Murayama, I.; Yamada, K.; Moritab, M.J. Electrochem. Soc. 2007, 154 (8), A798.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1276
  • 文章访问数:  2698
  • HTML全文浏览量:  23
文章相关
  • 发布日期:  2012-06-07
  • 收稿日期:  2012-03-05
  • 网络出版日期:  2012-05-09
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