近年來，低速電動自行車因具有良好的經(jīng)濟性、使用成本低、充電方便等優(yōu)勢，在山東的一些城市形成了一定的規(guī)模，保有量日益增長。然而，低速電動車中廣泛使用的鉛酸電池因具有環(huán)境污染等問題，在很大程度上限制了其發(fā)展。
作為一種綠色高效的高能量密度與高功率密度兼顧的環(huán)保型儲能器件，鋰離子電容器其能量密度可達30Wh/kg，是鉛酸電池的有力替代者。近年來，中國科學(xué)院青島生物能源與過程所先進儲能技術(shù)中心（青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院）韓鵬獻高工、姚建華工程師領(lǐng)銜的研究小組，在國家863項目（2011AA050905）和青島市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育計劃項目（13-4-1-10-gx）支持下，利用青島豐富的石墨資源，成功解決了包括預(yù)嵌鋰在內(nèi)的一系列關(guān)鍵工藝技術(shù)，開發(fā)出充放電循環(huán)壽命1500次容量保持率大于93%的鋰離子電容器器件。相關(guān)技術(shù)已申請國家專利保護，并已授權(quán)1項。
另外，圍繞青島石墨高值化利用需求，探索了石墨烯基鋰離子電容器關(guān)鍵炭電極材料（J. Mater. Chem.，2012，22: 24918；J. Mater. Chem. A，2013，1: 5949）和釩液流儲能電池用的催化材料。在基于高性能石墨烯基材料催化釩離子氧化還原的前期探索（Carbon, 2011, 49: 693、Energy Environ. Sci., 2011, 4: 4710），近期又成功制備出釩液流儲能電池RuSe/還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料。與單純還原氧化石墨烯相比，該復(fù)合材料對釩液流電池中釩離子電對VO2+/VO2+的氧化還原可逆性得到大大改善，電池電壓效率、庫倫效率和能量效率均得到大幅提高（RSC Adv., 2014, 4: 20379）。
圖1 研制出的鋰離子電容器器件及其充放電和循環(huán)壽命曲線
動力鋰離子電池能量密度的提高，除與正負極材料相關(guān)外，對所采用的電解液的要求也越來越高。作為添加劑用二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）為代表的鋰離子電池電解質(zhì)鹽，與六氟磷酸鋰相比，具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、良好的電導(dǎo)性和電化學(xué)穩(wěn)定性，然而，如何解決在高電位窗口時，該電解質(zhì)鹽對正極鋁箔集流體的腐蝕和降低內(nèi)阻是迫切需要解決的問題。研究人員成功制備出具有高度取向結(jié)構(gòu)的柔性石墨膜材料，在LiTFSI電解質(zhì)鋰鹽中，顯示出優(yōu)異的耐電化學(xué)腐蝕性能。單電池常溫循環(huán)1000次，容量保持率高達89%；高溫55 ，充放電循環(huán)300次，容量保持率也在80%以上，而在該體系下采用鋁箔為集流體，充放電循環(huán)10次后，由于鋁箔的嚴(yán)重腐蝕，電極材料從鋁箔集流體上剝落，從而容量急劇衰減（Electrochem. Commun.，2014，DOI: 10.1016/j.elecom.2014.05.001）。
（能源應(yīng)用技術(shù)所供稿）
原文鏈接：
（1）Journal of Materials Chemistry，2012，22(47): 24918-24923
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/JM/c2jm35485c#!divAbstract
（2）Journal of Materials Chemistry A，2013，1: 5949-5954
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/TA/c3ta10853h#!divAbstract
（3）Electrochemistry Communications，2014，DOI: 10.1016/j.elecom.2014.05.001
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388248114001246
（4）RSC Advances, 2014, 4 (39), 20379 – 20381
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ra/c4ra01979b#!divAbstract
