锂离子电容器是一种高功率新型储能器件，兼具高能量密度、长寿命等优良特性，因此在新能源汽车、轨道交通、智能电网、风力发电、太阳能等领域储能有着巨大的应用前景。中车四方所引进美国技术建成单体生产线，在关键电极方面具有极大的需求量，然而关键电极的制备技术基本掌握在国外企业手中，因此中车四方所联合青岛能源所进行锂离子电容器关键技术“卡脖子问题”攻关。
2021年底，该“卡脖子问题”攻关项目，成功立项山东省重点研发计划（重大科技创新工程）。青岛能源所先进储能材料与技术研究组武建飞研究员和孙晓林高级工程师带领研究团队在对活性材料、导电材料、电解液等系统研究的基础上，对电极制造工艺进行了努力攻关，取得了重要的进展。通过对生产设备设计改造、炭材料优化改性及可控的穿孔集流体设计，确定了电极生产模式，最终成功制备出柔软性好、高负载量、剥离强度高的高性能电极，目前已经为中车四方所提供了小试生产电极样品（图1）。利用该小试生产电极，结合研究组自主开发的电化学预嵌锂技术，多功能电解液及单体独特的集成技术，开发出的锂离子电容器600F单体倍率性能优异，循环寿命取得关键性重大突破，达到50万次，容量保持80%（专利CN202110562980.4； CN202110907508.X）。循环寿命50万次的锂离子电容器，不仅满足新能源汽车、智能电网、风力发电、太阳能等储能系统要求，而且可以应用到对循环寿命要求更高的地铁能量回收系统领域。
锂离子电容器电极
图1 锂离子电容器电极制作、产品及600F单体性能 另外，为满足中车四方所的产业需求，研究组将在莱西中科产业城建成锂离子电容器关键电极中试生产平台，为锂离子电容器产业技术转化提供技术支持。目前厂房已经调研完毕，按照项目时间规划，预计在6月底完成GMP车间装修工作，10月底完成电极的批量化供货任务（图2）。该平台的建设将促成锂离子电容器的完全国产化，打破技术壁垒，可摆脱关键部件进口的“卡脖子”难题。
上述工作得到山东省重点研发计划项目、山东能源研究院专项基金的支持与资助。（文/图 孙晓林）
文章来源：青岛能源所
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发表于 2022-5-25 08:53:17
