個(gè)公認(rèn)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(jì)許多著名的弊端。太陽(yáng)誘電鋰離子電容器克服這些問(wèn)題，并且是一個(gè)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(jì)70年代創(chuàng)建的，并開(kāi)始出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代各種家電。自2000年代，它們已被用于在移動(dòng)電話和數(shù)碼相機(jī)。雙電層電容器通常用于防止突發(fā)性瞬時(shí)下降或電力中斷。他們可以在瞬間輸出大量的功率，而一個(gè)電池不能。它們經(jīng)常被用作后備電源在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的集成電路，處理器，存儲(chǔ)器等等。同時(shí)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(huì)逐漸失去它的電荷隨著時(shí)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(fèi)用。此外，鋰離子電容器具有熱失控的危險(xiǎn)。沒(méi)有額外的熱設(shè)計(jì)的考慮，有一個(gè)鋰離子電容器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)空間或組件是必要的。使用鋰離子電容器的穩(wěn)步增長(zhǎng)。他們?cè)絹?lái)越多地依賴于作為補(bǔ)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(lái)補(bǔ)償不平衡電壓等級(jí)的太陽(yáng)能電池板，甚至在小型設(shè)備的主要?jiǎng)恿υ础Ｗ铒@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(gè)優(yōu)選的備份解決方案。

原理與鋰離子電容器的特點(diǎn)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(fù)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(fù)電極，形成在同一時(shí)間作為電解液的浸入局部電池。然后，鋰離子的摻雜開(kāi)始于在負(fù)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(fù)電極的電勢(shì)幾乎匹配鋰。因此，相對(duì)于充電/放電的常規(guī)的EDLC的電勢(shì)，一個(gè)較高的電壓，可以通過(guò)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(jìn)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(gè)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(fù)電極以穩(wěn)定負(fù)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(shí)，在3.8V時(shí)在25℃和一個(gè)溫度那些對(duì)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(duì)稱型EDLC具有大的自放電。一個(gè)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(jí)電容器裝置自放電。

浮充電特性

一個(gè)圓柱型的浮動(dòng)充電特性(連續(xù)充電)鋰離子電容器和對(duì)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(gè)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(duì)稱的EDLC，其阻止了它們浮動(dòng)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(jí)電容器裝置的充電特性在70℃。此外，在充電3.5V，一個(gè)圓柱型鋰離子電容器85℃的高溫下的浮動(dòng)充電特性(連續(xù)充電)示出了具有約80%的保持甚至5,000個(gè)小時(shí)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(huì)導(dǎo)致在正電極的充電 - 放電循環(huán)過(guò)程中的結(jié)晶轉(zhuǎn)變。此外，鋰摻雜到負(fù)電極的碳基材料預(yù)先與鋰離子電容器可以被設(shè)計(jì)為降低在負(fù)極鋰離子的可用性。這給出了10萬(wàn)次以上的鋰離子電容器優(yōu)異的充/放電循環(huán)特性，相當(dāng)于常規(guī)對(duì)稱型雙電層電容器的。這些應(yīng)用已經(jīng)在實(shí)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(shí)現(xiàn)的。此外，約50%的強(qiáng)體積維持率在極低的溫度達(dá)到，甚至當(dāng)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(duì)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(kù)侖〜100庫(kù)侖強(qiáng)放電速率特性。因?yàn)樗梢栽?00庫(kù)侖放電速率得到約60%的放電容量的，鋰離子電容器，可以說(shuō)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(gè)圓柱型的200法拉鋰離子電容器和常規(guī)的對(duì)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(shí)/千克，大得多(約6.5倍)，比1.5瓦時(shí)/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(gè)的EDLC可以替換為一個(gè)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(huì)導(dǎo)致顯著節(jié)省空間，從而允許為每個(gè)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(guò)降低發(fā)熱元件的數(shù)量提高熱設(shè)計(jì)。

鋰離子電容器的安全性

用在負(fù)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(dān)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(dāng)內(nèi)部短路發(fā)生。在LIBS，當(dāng)內(nèi)部短路發(fā)生時(shí)，內(nèi)部電池的溫度由短路電流上升。負(fù)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(huì)導(dǎo)致另一個(gè)熱失控，和，在某些情況下，點(diǎn)火或爆炸可能發(fā)生由于進(jìn)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(huì)發(fā)生，將反應(yīng)悄悄與安全的開(kāi)口完成閥門。因此，鋰離子電容器也不會(huì)造成任何嚴(yán)重的事故，例如通過(guò)即使內(nèi)部短路或其它意外事故發(fā)生時(shí)，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(shuō)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(gè)釘刺試驗(yàn)到200法拉圓柱型鋰離子電容器的結(jié)果，假定一個(gè)實(shí)際的內(nèi)部短路。

圖7：一個(gè)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(xì)胞的增加的外部壁的溫度短路后100ºC，溫度逐漸降低，所述細(xì)胞不導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)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(duì)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(huì)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(fù)電極的基體材料的洗脫內(nèi)部短路不可能作為負(fù)電極的電勢(shì)不超過(guò)Cu的洗脫潛力。

鋰離子電容器的應(yīng)用

•在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的集成電路，處理器，存儲(chǔ)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?yàn)樗峁┝四芰棵芏雀哌_(dá)四倍的EDLC，優(yōu)異的熱性能特性，電壓保持時(shí)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(fēng)力發(fā)電機(jī)(例如凸起的標(biāo)記，發(fā)光負(fù)載標(biāo)志，街道信號(hào)燈，或小的LED照明)。

•輔助功率器件為節(jié)能裝置(如復(fù)印機(jī)和在啟動(dòng)時(shí)對(duì)投影快速鼓加熱)。

•汽車計(jì)算機(jī)設(shè)備，如怠速停止裝置，硬盤錄像機(jī)和制動(dòng)器用導(dǎo)線。