用于固體電解質中間相形成和鋰離子電容器的陽極預鋰化的方法技術

一種預摻雜能量儲存設備的陽極的方法可以包括在電解質浸入陽極和摻雜源以及在陽極與摻雜源之間耦接基本恒定電流。一種預摻雜能量儲存設備的陽極的方法可以包括在電解質浸入陽極和摻雜源以及在陽極與摻雜源的兩端耦接基本恒定電壓。一種能量儲存設備可以包括陽極，該陽極具有約60％到約90％的鋰離子預摻雜濃度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求于2013年4月23日提交的名稱為“METHODSFORSOLIDELECTROLYTEINTERPHASEFORMATIONANDANODEPRE-LITHIATIONOFLITHIUMIONCAPACITORS”的美國臨時申請號61/815,157的權益，茲將其全部內容通過引用結合于本文。
本專利技術總體上涉及電能儲存設備，更具體地，涉及利用離子種類預摻雜電能儲存設備的電極的一種方法。
技術介紹
鋰離子電容器可以用于向多種范圍的電子設備供電，包括(例如)風力發電系統、不間斷電源系統、光伏發電和/或工業機械和運輸系統中的能量回收系統。鋰離子電容器可以有多種形狀(例如，棱柱形、圓柱形和紐扣形)。鋰離子電容器(LIC)可以包括浸在電解質中的陽極和陰極，電解質提供陽極與陰極之間的離子種類的運輸。鋰離子電容器可以是一種混合超級電容器類型，表現出有效的靜電和電化學能量儲存。例如，電荷可以儲存在雙電層中，雙電層形成在電解質與電極之間(例如鋰離子電容器電解質和鋰離子電容器陰極之間)的界面處。也可以通過吸附鋰離子種類進入電極(例如吸附鋰離子進入鋰離子電容器陽極)來儲存鋰離子電容器中的電能。通過預摻雜工藝可以將鋰離子摻入鋰離子電容器的陽極中。可以在鋰離子電容器陽極的表面附近形成固體電解質中間相(SEI)層。可以在陽極預摻雜過程形成固體電解質中間相層。例如，由于涉及電解液和電解質鹽在陽極表面處的電化學反應，可以至少局部地形成固體電解質中間相層。固體電解質中間相層可以使陽極電絕緣，而允許離子運輸至陽極。
技術實現思路
實施方式可以包括一種能量儲存設備的陽極的預摻雜方法，該方法包括：在電解質中浸入所述陽極和摻雜源，其中所述摻雜源可以包括鋰離子的源。該方法可包括在所述陽極和摻雜源之間耦接基本恒定電流。在一些實施方式中，所述能量儲存設備可以包括鋰離子電容器。在一些實施方式中，所述耦接可以包括在所述陽極與所述摻雜源之間耦接基本恒定電流達一段時間以在所述陽極與所述摻雜源之間實現約0.01伏(V)到約0.4V的電位差。在一些實施方式中，所述耦接包括在所述陽極與所述摻雜源之間耦接基本恒定電流達一段時間以實現約60％到約90％的陽極預摻雜濃度。在一些實施方式中，在所述陽極與所述摻雜源之間耦接所述基本恒定電流可以包括：耦接一電源，該電源供應與C/72到C/144的電流C-速率對應的基本恒定電流。在一些實施方式中，所述方法可以包括：鄰近所述陽極形成基本均質的固體電解質中間相層，其中，所述固體電解質中間相層在其形成之后基本不受擾動(undisturbed)。在一些實施方式中，所述方法可以包括：耦接穿過所述陽極和所述摻雜源的所述基本恒定電壓之后去除所述摻雜源。在一些實施方式中，所述方法可以包括：在所述電解質中浸入陰極，其中，浸入所述摻雜源包括將所述摻雜源浸入到所述陽極的與面對所述陰極的一側相反的一側。在一些實施方式中，所述方法可以包括：耦接穿過所述陽極和摻雜源的基本恒定電流之后執行形成步驟。所述形成步驟可以包括：在所述陽極和所述摻雜源之間施加約2伏(V)到約4.2V的基本恒定電壓。在一些實施方式中，執行所述形成步驟可以包括：在所述陽極和所述摻雜源之間施加約2伏(V)到約4.2V的基本恒定電壓持續達約5小時到約75小時的時間段。實施方式可以包括一種預摻雜能量儲存設備的陽極的方法，該方法包括：在電解質中浸入所述陽極和摻雜源，其中，所述摻雜源可以包括鋰離子的源。所述方法可以包括在所述陽極和所述摻雜源的兩端耦接基本恒定電壓。在一些實施方式中，所述能量儲存設備可以包括鋰離子電容器。在一些實施方式中，在所述陽極和所述摻雜源的兩端耦接所述基本恒定電壓可以包括耦接一電壓源，該電壓源供應約0.01伏(V)到約0.4V的基本恒定電壓。在一些實施方式中，在所述陽極和所述摻雜源的兩端耦接基本恒定電壓可以包括：耦接所述基本恒定電壓達一段時間以實現約60％到約90％的陽極鋰離子預摻雜濃度。在一些實施方式中，所述方法可以包括：在所述陽極和所述摻雜源的兩端耦接所述基本恒定電壓之后執行形成步驟。所述形成步驟可以包括：在所述陽極和所述摻雜源之間施加約2伏(V)到約4.2V的基本恒定電壓。在一些實施方式中，執行所述形成過程可以包括：在所述陽極和所述摻雜源之間施加約2伏(V)到約4.2V的所述基本恒定電壓達約5小時到約75小時的時間段。在一些實施方式中，所述方法可以包括：鄰近所述陽極形成基本均質的固體電解質中間相層，其中，所述固體電解質中間相層在其形成之后基本不受擾動。在一些實施方式中，所述方法可以包括：在所述陽極和所述摻雜源的兩端耦接所述基本恒定電壓之后去除所述摻雜源。在一些實施方式中，所述方法可以包括：在所述電解質中浸入陰極，其中，浸入所述摻雜源包括將所述摻雜源浸入到所述陽極的與面對所述陰極的一側相反的一側。實施方式可以包括一種能量儲存設備，該能量儲存設備具有：陰極、陽極，該陽極包括約60％到約90％的鋰離子預摻雜濃度；以及所述陽極與所述陰極之間的隔膜，被配置為在所述陽極與所述陰極之間提供電絕緣。在一些實施方式中，所述設備可以包括摻雜源，該摻雜源位于所述陽極的與面對所述陰極的一側相反的一側。在一些實施方式中，所述摻雜源可以包括鋰金屬。在一些實施方式中，所述設備可以包括所述陽極與所述摻雜源之間的第二隔膜。在一些實施方式中，所述設備可以包括傳導鋰離子的非水電解質。在一些實施方式中，所述陽極可以包括石墨。在一些實施方式中，所述能量儲存設備可以包括鋰離子電容器。為了綜述本專利技術和相對于現有技術實現的優點的目的，文中描述了一些目標和優點。當然，應當理解，并非所有這些目標或優點需要根據任何具體實施方式來實現。因此，例如，本領域技術人員會意識到，可以以能夠實現或者優化一個優點或一組優點，而無需實現其他目標或者優點的方式來體現或實現本專利技術。所有實施方式旨在處于本文中公開的本專利技術的范圍內。從下面參考附圖的詳細描述，這些和其他實施方式對于本領域技術人員來說將是顯而易見的，本專利技術不受限于任何一個或多個具體公開的實施方式。附圖說明參考某些實施方式的附圖描述本公開內容的這些和其他特征、方面和優點，其旨在說明某些實施方式而不是限制本專利技術。圖1示出了根據一個實施方式的示例鋰離子電容器的截面圖。圖2示出了根據一個實施方式的示例鋰離子電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預摻雜能量儲存設備的陽極的方法，所述方法包括：將所述陽極和摻雜源浸入電解質中，其中，所述摻雜源包括鋰離子的源；以及在所述陽極與所述摻雜源之間耦接基本恒定電流。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.04.23 US 61/815,1571.一種預摻雜能量儲存設備的陽極的方法，所述方法包括：
將所述陽極和摻雜源浸入電解質中，其中，所述摻雜源包括鋰
離子的源；以及
在所述陽極與所述摻雜源之間耦接基本恒定電流。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述能量儲存設備包括鋰離子
電容器。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述耦接包括：在所述陽極與
所述摻雜源之間耦接所述基本恒定電流達一段時間以在所述陽極與
所述摻雜源之間實現0.01伏(V)到0.4V的電位差。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述耦接包括：在所述陽極與
所述摻雜源之間耦接所述基本恒定電流達一段時間以實現60％到
90％的陽極預摻雜濃度。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述陽極與所述摻雜源之間
耦接所述基本恒定電流包括：耦接一供應與C/72到C/144的電流
C-速率對應的基本恒定電流的電流源。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：形成與所述陽極相鄰的
基本均質的固體電解質中間相層，其中，所述固體電解質中間相層
在其形成之后基本不受擾動。
7.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：耦接穿過所述陽極和所
述摻雜源的所述基本恒定電流之后從所述電解質去除所述摻雜源。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：將陰極浸入所述電解質
中，其中，浸入所述摻雜源包括將所述摻雜源浸入到所述陽極的與
面對所述陰極的一側相反的一側。
9.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：在耦接穿過所述陽極和
所述摻雜源的所述基本恒定電流之后執行形成步驟。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，執行所述形成步驟包括：在所
述陽極和所述摻雜源之間施加2伏(V)到4.2V的基本恒定電壓。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，執行所述形成步驟包括：在所
述陽極和所述摻雜源之間施加2伏(V)到4.2V的所述基本恒定電
壓達5小時到75小時的時間段。
12.一種預摻雜能量儲存設備的陽極的方法，所述方法包括：
將所述陽極和摻雜源浸入電解質中，其中，所述摻雜源包括鋰
離子的源；以及
在所述陽極和所述摻雜源的兩端耦接基本恒定電壓。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述能量儲存設備包括鋰...

【專利技術屬性】
技術研發人員：桑塔那姆·拉曼，習笑梅，葉向榮，
申請(專利權)人：麥斯韋爾技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US