锂离子电容器 的能量密度仅为25. 3Wh/l。
[0086] 表2.包含硬质炭黑的纽扣电池电极的能量和功率密度随放电电流的变化
[0087]
[0088] 比较样品5和样品7的数据表明了洗涤步骤的有益效果。比较样品5和样品6的数 据表明把加工温度从660°C增加到1000°C增加用于较高放电速率的能量密度（例如，0. 05 安培，其与高功率应用相关）。比较样品6和样品8的数据表明基于合成树脂的碳性能高 于基于小麦粉的碳。
[0089] 在一种实施方式中，电容器包括基于硬质炭黑的阳极，其中硬质炭黑衍生自合成 材料（酚醛树脂），其在高温下（~l〇〇〇°C)碳化和额外地用氨和盐酸洗涤，即样品6。
[0090] 图4是拉贡（Ragone)图表（功率密度和能量密度），图5显示1mA下样品5-8的 恒流放电曲线。图4和5中表不样品5-8的附图标记见表3。
[0091] 表3.附图标记总结。
[0092]
[0093] 图6显示样品6的锂离子电容器的连续循环伏安曲线。第一循环显示为线710和 第二循环显示为线712。可知伏安曲线具有矩形形状，这表明锂离子电容器具有良好的电容 性能。
[0094] 实施例3
[0095] 首先在受控的气氛下用THF洗涤和过滤硅酮油中的锂金属颗粒，以去除硅酮油。 干燥颗粒，并转移到包含溶解于THF的LiPF62M涂层溶液的碟子中。溶剂在环境条件下蒸 发以制备稳定化的、LiPFj#覆的锂复合材料颗粒。控制涂层溶液的量和浓度来制备复合材 料颗粒，其中干燥之后LiPFfi(涂层）和锂金属（芯体）的重量比例是约20:80。
[0096] 涂覆的颗粒的高和低放大倍数的SEM显微图像分别见图7A和7B。因为它们的高 度自然性质，没有得到未涂覆颗粒的显微图像。在1周的评估中，室温下空气中涂覆的颗粒 仍然稳定。在另一评估中，在150°C烘箱中暴露过夜之后，涂覆的颗粒没有发生反应。
[0097]实施例4
[0098] 重复实施例3的使用，但使用NMP作为LiPF6的溶剂。将样品在320°C下于真空烘 箱中干燥，以去除NMP。所得粉末显示可与实施例3比拟的空气稳定性。
[0099]实施例5
[0100] 重复涂覆实验且使用二氯甲烷作为LiPF6的溶剂，结果与实施例3和4所得结果 类似。图8显示了涂覆的颗粒的SEM显微照片。
[0101] 在一种实施方式中，在约〇. 05A的电流下，锂离子电容器的功率密度可为至少约 1000W/1 (瓦特/升）例如为至少约500, 600, 700, 800, 900,或1000W/1)，能量密度可为至 少约10Wh/l(瓦特-小时/升）例如至少约10, 20, 30, 40或50Wh/l。在一种实施方式中， 在约0. 05A的电流下，锂离子电容器的功率密度可为至少约1033. 6W/1和能量密度可为至 少约 12. 3Wh/l。
[0102] 如本文中所用，单数形式的"一个"、"一种"和"该"包括复数指代形式，除非文中 另有明确说明。因此，例如，对一种"玻璃"的引用包括具有两种或更多种此类"玻璃"的例 子，除非文本中有另外的明确表示。
[0103] 在此，范围可以表示为从"约"一个具体值和/或到"约"另一个具体值的范围。当 表示这样一个范围的时候，实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使 用先行词"约"表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。应理解每个范围 的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
[0104] 除非另有明确说明，本文所述的任何方法绝对没有构成成要求它的步骤必须以特 殊的顺序进行。因此，当方法权利要求没有实质上引用它的步骤需要遵循顺序或者没有在 权利要求或说明书中以其它方式明确陈述步骤限于特殊顺序时，在任何方面都绝对没有指 示某种顺序。
[0105] 还要注意本文关于将部件"构造成"或"使其适于"以特定的方式起作用的描述。 就方面而言，对这样一个部件进行"构造"或"使其适于"是为了具体表现特定的性质，或 者以特定的方式起作用，其这样的描述是结构性的描述，而不是对预定期应用的描述。更 具体来说，本文所述的将部件"构造成"或"使其适于"的方式表示该部件现有的物理条件， 因此可以将其看作该部件的结构特征的限定性描述。
[0106] 对本领域的普通技术人员显而易见的是，可以对本发明进行各种修改和变动而不 会偏离本发明的范围和精神。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本发 明精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为本发明包括所附权利要求书范围 内的全部内容及其等同内容。
【主权项】
1. 一种锂离子电容器，其包括非多孔阴极、非多孔阳极、设置在阴极和阳极之间的隔离 物、设置在阳极和隔离物之间的锂复合材料和电解质溶液，其特征在于 所述电解质溶液包括溶解于溶剂中的电解质材料，和 所述锂复合材料包括锂金属芯体和包封所述芯体的络合锂盐层。2. 如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述阴极包括活性碳和所述阳极 包括石墨或硬质炭黑。3. 如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述阳极包括石墨、炭黑、硬质炭 黑、焦碳或其组合。4. 如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述锂复合材料颗粒提供为所述 阳极的朝向隔离物的表面上的连续的层。5. 如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述电解质材料包括所述络合锂 盐。6. 如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述电解质材料主要由所述络合 锂盐组成。7. 如权利要求1所述的锂离子电容器，其特征在于，所述锂复合材料颗粒与所述阳极 材料的重量比例是约1:3-1:10。8. -种锂离子电容器，其包括非多孔阴极、非多孔阳极、设置在阴极和阳极之间的隔离 物和电解质溶液。9. 一种制备锂离子电容器的方法，其包括： 提供非多孔阴极、非多孔阳极、隔离物、溶剂以及包含锂金属芯体和包封芯体的络合锂 盐层的锂复合材料； 在阴极和阳极之间设置隔离物； 在阳极和隔离物之间设置锂复合材料以形成电极组；和 使电极组接触溶剂。10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述溶剂溶解所述络合锂盐。11. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述锂复合材料颗粒的平均粒度为约500 微米或更小。12. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述阴极包括活性碳，所述阳极包括石墨 或硬质炭黑。13. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述锂复合材料提供为连续的层。14. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述锂复合材料提供为阳极的朝向隔离物 的表面上的连续的层。15. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，硬质炭黑通过碳化酚醛树脂以及用氨和 盐酸洗涤碳化的酚醛树脂来制备。16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述树脂在至少约1000°C的温度下碳化。
【专利摘要】一种锂离子电容器可包括阴极、阳极、设置在阴极和阳极之间的隔离物、锂复合材料和电解质溶液。阴极和阳极可为非多孔的。锂复合材料包括锂金属芯体和包封芯体的络合锂盐涂层。使用时，络合锂盐可溶解于电解质溶液并构成电解质溶液的一部分。
【IPC分类】H01G11/06, H01G11/62, H01M4/38, H01G11/50
【公开号】CN104956454
【申请号】CN201380061998
【发明人】K·P·加德卡里, X·刘
【申请人】康宁股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2013年11月22日
【公告号】EP2926352A2, US9183994, US20140146440, US20150262761, WO2014085233A2, WO2014085233A3