中科院兰州化物所科技成果——可耐超低温的高比能超级电容器体系的应用研发

中科院兰州化物所科技成果——可耐超低温的高比

能超级电容器体系的应用研发

成果介绍

超级电容器是一种新型储能器件，属于标准的全系列低碳经济核心产品，其最大的优点是具有优良的脉冲充放电性能和快速充放电性能。它的功率密度远高于锂电池，同时具有循环寿命长、工作温度范围宽、安全、无污染等特性，已成为本世纪最具发展前景的绿色电源。然而，相比于锂离子电池等，超级电容器的能量密度还是比较低的（＜7Wh/kg），有待于行一步提高。另外市售超级电容器最低使用下限温度最低仅-40℃，且低温性能差（随着使用温度的降低，电容器的比容量和能量密度逐步衰减）。

因此本项目针对超级电容器能量密度低和低温性能差的问题，提出了“高比容量多孔纳米炭”和“离子液体+有机溶剂+可耐超低温的有机共溶剂”电解液体系的最佳组配方案，解决了电极材料制备、电解液组配和电容器器件组装工艺控制问题；最终获得了能量密度大、功率密度高、可耐超低温、且循环寿命长的超级电容器体系的关键技术。研究发现，该系列电容器可耐最低-90℃的超低温，且随着测试温度的降低，电容器的电压窗口逐渐增大，能量密度逐渐升高，-50℃时的能量密度最高。目前该项目处于样品小批量制备阶段，并准备作为新能源汽车制动能量回收系统中储能装置的进行应用示范。

技术指标

常温用超级电容器样件：单体电压窗口≥3.5V；能量密度≥

20Wh/kg；功率密度≥10kW/kg；循环寿命大于5万次；低温（-50℃）用超级电容器样件：单体电压窗口≥3.5V；能量密度≥15Wh/kg；功率密度≥7kW/kg；循环寿命大于2万次。

成熟程度 研制

应用范围 能源环保、新材料 合作方式 技术开发