近日, 中科院大连化物所储能技术研究部李先锋、张华民、张洪章研究团队提出一种适合规模生产的锂离子超级电容器预补锂新技术。

该团队首次以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为匀浆溶剂, 解决了含氮化锂的正极的规模制备难题, 实现了对锂离子超级电容器硬炭负极的预补锂。该方法还可用于其他低首效负极(如硅)的预补锂, 从而大幅提高此类器件的实际比能量。

氮化锂是一种备受关注的正极预锂化添加剂, 可用于弥补在首次充电过程中发生在负极侧的不可逆锂损失, 从而提高储能器件的比能量。但是, 在电极制造过程中, 氮化锂与N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等常用溶剂会发生副反应, 使含氮化锂电极的规模制备较为困难, 限制了其推广应用。

该工作发现使用DMF作为匀浆溶剂可以很好地解决该问题, 并首次通过简单的匀浆涂布工艺制备出含氮化锂的电极。使用该电极的锂离子电容器的比能量大幅提高, 且具有出色的倍率性能和循环稳定性, 在1万次充放电循环后的能量保持率90％。该技术也可在其他电池体系中应用。

上述工作获得国家自然科学基金委项目、中科院青年促进会、清洁能源国家实验室项目、中国科学院大连化学物理研究所创新基金项目等资助。相关研究成果于近日在线发表于Science Bulletin。

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Cuilian Liu, Tianyu Li, Hongzhang Zhang, Zihan Song, Chao Qu, Guangjin Hou, Huamin Zhang, Chuanfa Ni, Xianfeng Li. DMF stabilized Li₃N slurry for manufacturing self-prelithiatable lithium-ion capacitors. Science Bulletin, 2019, doi:10.1016/j.scib.2019.11.014