個公認的能源解決方案，傳統(tǒng)的雙電層電容器(EDLC)具有與自放電特性，能量密度，可靠性，壽命和散熱設(shè)計許多著名的弊端。太陽誘電鋰離子電容器克服這些問題，并且是一個有效的替代品的EDLC。鋰離子電容器是混合電容，顯示了EDLC和鋰離子二次電池(LIB)的最佳特性。雙電層電容器首先在日本20世紀70年代創(chuàng)建的，并開始出現(xiàn)在20世紀90年代各種家電。自2000年代，它們已被用于在移動電話和數(shù)碼相機。雙電層電容器通常用于防止突發(fā)性瞬時下降或電力中斷。他們可以在瞬間輸出大量的功率，而一個電池不能。它們經(jīng)常被用作后備電源在服務(wù)器和存儲設(shè)備的集成電路，處理器，存儲器等等。同時的EDLC旨在是備用電源，常規(guī)的EDLC患有這種現(xiàn)象被稱為自放電，其中該電容器會逐漸失去它的電荷隨著時間的推移。自放電可以在暴露于高溫環(huán)境中發(fā)生得更快。極低的自放電鋰離子電容器，即使在高熱量環(huán)境下，保證了持久的費用。此外，鋰離子電容器具有熱失控的危險。沒有額外的熱設(shè)計的考慮，有一個鋰離子電容器進行設(shè)計時空間或組件是必要的。使用鋰離子電容器的穩(wěn)步增長。他們越來越多地依賴于作為補充電源制造和醫(yī)療設(shè)備，甚至瞬間電壓降可能是至關(guān)重要的。它們用來補償不平衡電壓等級的太陽能電池板，甚至在小型設(shè)備的主要動力源。最顯著，鋰離子電容器正在成為在服務(wù)器和其他設(shè)備電源中斷一個優(yōu)選的備份解決方案。
原理與鋰離子電容器的特點相比，雙電層電容器
鋰離子電容器是使用碳系材料作為能與鋰摻雜在負極混合電容器。正如在常規(guī)的EDLC，他們使用的活性炭用于正極。
圖1：鋰離子電容器construction.Metallic鋰，電連接到負電極，形成在同一時間作為電解液的浸入局部電池。然后，鋰離子的摻雜開始于在負極的碳基材料。一旦摻雜完成后，鋰離子電容器的初始電壓降低到小于或等于3V作為負電極的電勢幾乎匹配鋰。因此，相對于充電/放電的常規(guī)的EDLC的電勢，一個較高的電壓，可以通過使用鋰離子電容器未經(jīng)高電位在正電極，這導(dǎo)致在鋰離子電容器改進的可靠性得到。
圖2：EDLC VS鋰離子自放電特性。
自放電特性
鋰離子電容器中的一個主要特征是其優(yōu)良'的自放電特性“，由預(yù)嵌入鋰的啟用到負電極以穩(wěn)定負電極的電位。圖3顯示了圓筒式40法拉鋰離子電容器充電24小時，在3.8V時在25℃和一個溫度那些對稱型雙電層電容器，其電容是類似于鋰離子電容器的自放電特性。正如圖2所示，對稱型EDLC具有大的自放電。一個月25℃下后，其電壓下降到80%的初始電壓。與此相反，在鋰離子電容器示出好得多的自放電。它可保持在3.7 V，即使100天電壓后25攝氏度的溫度下。
圖3：類似40法拉鋰離子電池和超級電容器裝置自放電。
浮充電特性
一個圓柱型的浮動充電特性(連續(xù)充電)鋰離子電容器和對稱的EDLC其電容是70℃的溫度下幾乎類似的鋰離子電容器示于圖4中的一個的鋰離子電容器的特性是即使以高電壓充電的3.8伏，電容器可以降低在正電極的潛力低于常規(guī)對稱的EDLC，其阻止了它們浮動充電的惡化，使它們高度可靠的。
圖4：浮法類似的鋰離子電池和超級電容器裝置的充電特性在70℃。此外，在充電3.5V，一個圓柱型鋰離子電容器85℃的高溫下的浮動充電特性(連續(xù)充電)示出了具有約80%的保持甚至5,000個小時后，將初始電壓的良好的結(jié)果。[!--empirenews.page--]
圖5：浮法鋰離子電容器的充電特性，在85°C。
充/放電循環(huán)特性的
不像鋰離子二次電池，鋰離子電容器是化學(xué)穩(wěn)定雇用離子的吸附 - 解吸反應(yīng)的產(chǎn)品，使它們不會導(dǎo)致在正電極的充電 - 放電循環(huán)過程中的結(jié)晶轉(zhuǎn)變。此外，鋰摻雜到負電極的碳基材料預(yù)先與鋰離子電容器可以被設(shè)計為降低在負極鋰離子的可用性。這給出了10萬次以上的鋰離子電容器優(yōu)異的充/放電循環(huán)特性，相當于常規(guī)對稱型雙電層電容器的。這些應(yīng)用已經(jīng)在實際使用。
溫度特性
獲得即使在高溫下穩(wěn)定的放電和60%以上的體積維持率是即使在-20℃的低溫下實現(xiàn)的。此外，約50%的強體積維持率在極低的溫度達到，甚至當受電解液造成的離子的遷移率較小的電壓降。與，很清楚的是，鋰離子電容器具有良好的溫度特性。
高能量密度
鋰離子電容器，3.8伏，的最大電壓比對稱型雙電層電容器的更高，且電容量的兩倍的EDLC的。因此，鋰離子電容器的能量密度是四倍的EDLC的。作為該鋰離子電容器的電容為約88毫安，在3.8 V至2.2 V的范圍內(nèi)，該鋰離子電容器具有1庫侖〜100庫侖強放電速率特性。因為它可以在100庫侖放電速率得到約60%的放電容量的，鋰離子電容器，可以說是與在高輸出的應(yīng)用優(yōu)良的放電特性的電容器。在一個圓柱型的200法拉鋰離子電容器和常規(guī)的對稱的EDLC，其大小是類似于鋰離子電容器的Ragone曲線比較，鋰離子電容器的能量密度為8.6瓦時/千克，大得多(約6.5倍)，比1.5瓦時/公斤的常規(guī)EDLC的。
圖6：比ELDCs結(jié)果節(jié)省空間更高的鋰離子電容器的能量密度。
節(jié)省空間
由于其高能量密度，多個的EDLC可以替換為一個鋰離子電容器。在應(yīng)用中，如服務(wù)器和使用幾十的EDLC的集成電路，這會導(dǎo)致顯著節(jié)省空間，從而允許為每個組件之間的整體減少在空間或更多的空間。使用較少的電容器也有助于通過降低發(fā)熱元件的數(shù)量提高熱設(shè)計。
鋰離子電容器的安全性
用在負極由摻雜鋰離子的碳系材料可以創(chuàng)建有關(guān)的安全性，類似鋰離子電池(LIB)的擔憂。然而，它們的正極的材料組合物是非常不同：LIB采用金屬氧化物及鋰離子電容器用碳系材料，如活性炭，不含有氧氣。這種區(qū)分他們的反應(yīng)，當內(nèi)部短路發(fā)生。在LIBS，當內(nèi)部短路發(fā)生時，內(nèi)部電池的溫度由短路電流上升。負電極和電解質(zhì)溶液之間的下列反應(yīng)導(dǎo)致增加的電池內(nèi)的壓力，其次是晶體的崩潰在正電極和氧中的正極的氧化產(chǎn)物的釋放。這會導(dǎo)致另一個熱失控，和，在某些情況下，點火或爆炸可能發(fā)生由于進一步上升的電解液的內(nèi)部單元和汽化的壓力。與此相反，電池的內(nèi)部壓力也上升在鋰離子電容器，但在此之后，由于材料在正電極中的不同，熱失控現(xiàn)象不會發(fā)生，將反應(yīng)悄悄與安全的開口完成閥門。因此，鋰離子電容器也不會造成任何嚴重的事故，例如通過即使內(nèi)部短路或其它意外事故發(fā)生時，由于它的正電極相比，LIBS材料的差的熱失控火災(zāi)或爆炸。鋰離子電容器，可以說是邏輯上安全的能量裝置，以往的非水溶劑系的EDLC的。下面是一個釘刺試驗到200法拉圓柱型鋰離子電容器的結(jié)果，假定一個實際的內(nèi)部短路。
圖7：一個釘刺到200圓柱形結(jié)果法拉鋰離子電容器。這些結(jié)果表明，鋰離子電容器，是一種安全的設(shè)備。即使的細胞的增加的外部壁的溫度短路后100ºC，溫度逐漸降低，所述細胞不導(dǎo)致嚴重的問題，如主要的變形或爆炸。與這些結(jié)果中，該鋰離子電容器等效于對稱型雙電層電容器中的安全性。此外，它具有許多功能，例如，它不會引起熱失控，即使上升內(nèi)部單元溫度，不同于LIBS，并且它不含任何金屬氧化物作為正電極的材料。此外，如果發(fā)生了內(nèi)部短路，從負電極的基體材料的洗脫內(nèi)部短路不可能作為負電極的電勢不超過Cu的洗脫潛力。
鋰離子電容器的應(yīng)用
•在服務(wù)器和存儲設(shè)備的集成電路，處理器，存儲器和更多的備用電源。的鋰離子電容器非常適合緊，高溫的空間，因為它提供了能量密度高達四倍的EDLC，優(yōu)異的熱性能特性，電壓保持時間和浮充電的低劣化。
•電源的小家電，應(yīng)用快速充電，輕量，低自放電特性。
•能源設(shè)備結(jié)合光伏電池或風力發(fā)電機(例如凸起的標記，發(fā)光負載標志，街道信號燈，或小的LED照明)。
•輔助功率器件為節(jié)能裝置(如復(fù)印機和在啟動時對投影快速鼓加熱)。
•汽車計算機設(shè)備，如怠速停止裝置，硬盤錄像機和制動器用導(dǎo)線。
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