减小的锂离子电容器可以具有厚度减小、均匀性增加、稳定性改善和/或锂离子渗透性增加的固体电解质中间相层。
[0073]图7包括一表格，该表格示出了与阳极预掺杂工艺的恒定电流预掺杂步骤期间保持的电流速率(例如，“C-速率”)对应的示例测得锂离子电容器性能参数。在图7中，恒定电流预掺杂步骤期间保持的电流表示为电容器可以放电和/充电的速率，C-速率越大对应电流越高。例如，约C/48的C-速率对应的电流大于约C/96的C-速率对应的电流。对于图8中列出的每个保持的恒定电流，列出了对应的锂离子电容器的锂离子植入到锂离子电容器的阳极的浓度(例如“预掺杂％”)、以法拉(F)为单位测得的电容值(例如，“电容，F”)、以欧姆为单位测得的等效串联电阻(例如，“ESR，欧姆”)和由电容值和电阻计算的RC时间常量。对于图7示出的数值，降低在阳极与掺杂源之间保持的恒定电流速率可以减小锂离子电容器的等效串联电阻和/或RC时间常量。例如，如图7所示，具有以减小的电流预掺杂的阳极的电容器可以展示减小的等效串联电阻(ESR)和/或RC时间常量。在一些实施方式中，恒定电流预掺杂步骤期间保持的减小电流可以有助于锂离子预掺杂浓度增加。如图7所示，预掺杂至约60%到约65%水平的阳极可以展现减小的等效串联电阻(ESR)和/或RC时间常量。
[0074]图8示出了图7中的锂离子电容器的一些的周期性能。例如，例如，在外界环境条件下，以约30C的电流C-速率(例如，约30C的电流C-速率可以相当于这样的电流:在约1/30小时内电容器可以完全或基本完全放电)在约2.2伏(V)和4.2伏的电压之间循环大量周期之后，测量锂离子电容器的电容，以测量所测电容与周期之前锂离子电容器的初始电容相比减小的百分比(例如电容衰减性能)。图8示出了随着恒定电流预掺杂步骤期间保持的电流减小，周期性能中的总体改善。例如，具有利用约C/96的电流C-速率的恒定电流充电步骤预掺杂的阳极的锂离子电容器，如图8所示，显示出在多次充-放电周期之后减小程度的电容衰减。表现出电容衰减程度减小、等效串联电阻减小和/或RC时间常量减小的锂离子电容器可以具有厚度减小、均匀性增加、稳定性改善和/或锂离子渗透性增加的固体电解质中间相层。
[0075]包含恒定电压预掺杂步骤和/或恒定电流预掺杂步骤的阳极预掺杂工艺可以提供在阳极预锂化程度上的增强的控制。可以基于期望的阳极锂离子预掺杂浓度选择恒定电压预掺杂步骤中保持的电压或恒定电流预掺杂步骤中保持的电流。在锂离子植入到锂离子电容器阳极的浓度上的改善控制可以提供在形成固体电解质中间相层中的改善控制，有助于(例如)改善锂离子电容器性能。在一些实施方式中，包含恒定电压预掺杂步骤和/或恒定电流预掺杂步骤的阳极预掺杂工艺可以有助于形成的固体电解质中间相层具有改善稳定性、均匀性和/或锂离子渗透性。包含恒定电压预掺杂步骤和/或恒定电流预掺杂步骤的阳极预掺杂工艺可以提供表现出等效串联电阻性能减小、RC时间常量减小和/或多次充电-放电周期之后电容衰减程度减小的锂离子电容器。
[0076]尽管在某些实施方式和实例的上下文中已经公开了本发明，但本领域技术人员应当理解，本发明可超出具体公开的实施方式延伸至本发明的其他可替代实施方式和/或用途以及它们的明显变型和等效物。另外，尽管已经示出和详细描述了本发明的几种变化的实施方式，但对于本领域技术人员来说，基于本公开，本发明范围内的其他变型也是显而易见的。也可以预期，可以做出实施方式的具体特征和方面的各种结合或子结合，并且它们依然落入本发明的范围内。应当理解，为了形成所公开发明的实施方式的变化模式，所公开实施方式的各特征和方面可以彼此互相结合或替换。因此，旨在说明文中公开的本发明范围不应受限于上述【具体实施方式】。
[0077]文中提供的标题，如果有的话，只是为了方便，并不必需影响文中公开的设备和方法的范围或含义。
【主权项】
1.一种预掺杂能量储存设备的阳极的方法，所述方法包括: 将所述阳极和掺杂源浸入电解质中，其中，所述掺杂源包括锂离子的源；以及 在所述阳极与所述掺杂源之间耦接基本恒定电流。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量储存设备包括锂离子电容器。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述耦接包括:在所述阳极与所述掺杂源之间耦接所述基本恒定电流达一段时间以在所述阳极与所述掺杂源之间实现0.0l伏(V)到0.4V的电位差。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述耦接包括:在所述阳极与所述掺杂源之间耦接所述基本恒定电流达一段时间以实现60%到90%的阳极预掺杂浓度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述阳极与所述掺杂源之间耦接所述基本恒定电流包括:耦接一供应与C/72到C/144的电流C-速率对应的基本恒定电流的电流源。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:形成与所述阳极相邻的基本均质的固体电解质中间相层，其中，所述固体电解质中间相层在其形成之后基本不受扰动。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:耦接穿过所述阳极和所述掺杂源的所述基本恒定电流之后从所述电解质去除所述掺杂源。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:将阴极浸入所述电解质中，其中，浸入所述掺杂源包括将所述掺杂源浸入到所述阳极的与面对所述阴极的一侧相反的一侧。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:在耦接穿过所述阳极和所述掺杂源的所述基本恒定电流之后执行形成步骤。10.根据权利要求9所述的方法，其中，执行所述形成步骤包括:在所述阳极和所述掺杂源之间施加2伏(V)到4.2V的基本恒定电压。11.根据权利要求10所述的方法，其中，执行所述形成步骤包括:在所述阳极和所述掺杂源之间施加2伏(V)到4.2V的所述基本恒定电压达5小时到75小时的时间段。12.一种预掺杂能量储存设备的阳极的方法，所述方法包括: 将所述阳极和掺杂源浸入电解质中，其中，所述掺杂源包括锂离子的源；以及 在所述阳极和所述掺杂源的两端耦接基本恒定电压。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述能量储存设备包括锂离子电容器。14.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述阳极和所述掺杂源的两端耦接所述基本恒定电压包括耦接一电压源，所述电压源供应0.01伏(V)到0.4V的基本恒定电压。15.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述阳极和所述掺杂源的两端耦接所述基本恒定电压包括:耦接所述基本恒定电压达一段时间以实现60%到90%的阳极锂离子预掺杂浓度。16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括:在所述阳极和所述掺杂源的两端耦接所述基本恒定电压之后执行形成步骤。17.根据权利要求16所述的方法，其中，执行所述形成步骤包括:在所述阳极和所述掺杂源之间施加2伏(V)到4.2V的基本恒定电压。18.根据权利要求17所述的方法，其中，执行所述形成步骤包括:在所述阳极和所述掺杂源之间施加2伏(V)到4.2V的所述基本恒定电压达5小时到75小时的时间段。19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括:形成与所述阳极相邻的基本均质的固体电解质中间相层，其中，所述固体电解质中间相层在其形成之后基本不受扰动。20.根据权利要求12所述的方法，进一步包括:在所述阳极和所述掺杂源的两端耦接所述基本恒定电压之后去除所述掺杂源。21.根据权利要求12所述的方法，进一步包括:将阴极浸入所述电解质中，其中，浸入所述掺杂源包括将所述掺杂源浸入到所述阳极的与面对所述阴极的一侧相反的一侧。22.一种能量储存设备，包括: 阴极； 阳极，包含60%到90%的锂离子预掺杂浓度；以及 隔膜，介于所述阳极与所述阴极之间，被配置为在所述阳极与所述阴极之间提供电绝缘。23.根据权利要求22所述的能量储存设备，进一步包括掺杂源，所述掺杂源位于所述阳极的与面对所述阴极的一侧相反的一侧。24.根据权利要求23所述的能量储存设备，其中，所述掺杂源包括锂金属。25.根据权利要求23所述的能量储存设备，进一步包括所述阳极与所述掺杂源之间的第二隔膜。26.根据权利要求22所述的能量储存设备，进一步包括传导锂离子的非水电解质。27.根据权利要求22所述的能量储存设备，其中，所述阳极包括石墨。28.根据权利要求22所述的能量储存设备，其中，所述能量储存设备包括锂离子电容器。
【专利摘要】一种预掺杂能量储存设备的阳极的方法可以包括在电解质浸入阳极和掺杂源以及在阳极与掺杂源之间耦接基本恒定电流。一种预掺杂能量储存设备的阳极的方法可以包括在电解质浸入阳极和掺杂源以及在阳极与掺杂源的两端耦接基本恒定电压。一种能量储存设备可以包括阳极，该阳极具有约60％到约90％的锂离子预掺杂浓度。
【IPC分类】H01M4/133, H01G11/06, H01G11/86, H01G11/50, H01M4/1393
【公开号】CN105164776
【申请号】CN201480023057
【发明人】桑塔那姆·拉曼, 习笑梅, 叶向荣
【申请人】麦斯韦尔技术股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2014年4月22日
【公告号】US20140313639, WO2014176267A1