[发明专利]用于固体电解质中间相形成和锂离子电容器的阳极预锂化的方法

说明书

一种预掺杂能量储存设备的阳极的方法可以包括在电解质浸入阳极和掺杂源以及在阳极与掺杂源之间耦接基本恒定电流。一种预掺杂能量储存设备的阳极的方法可以包括在电解质浸入阳极和掺杂源以及在阳极与掺杂源的两端耦接基本恒定电压。一种能量储存设备可以包括阳极，该阳极具有约60％到约90％的锂离子预掺杂浓度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年4月23日提交的名称为“METHODS FOR SOLID ELECTROLYTEINTERPHASE FORMATION AND ANODE PRE-LITHIATION OF LITHIUM ION CAPACITORS”的美国临时申请号61/815,157的权益，兹将其全部内容通过引用结合于本文。

技术领域

本发明总体上涉及电能储存设备，更具体地，涉及利用离子种类预掺杂电能储存设备的电极的一种方法。

背景技术

锂离子电容器可以用于向多种范围的电子设备供电，包括(例如)风力发电系统、不间断电源系统、光伏发电和/或工业机械和运输系统中的能量回收系统。锂离子电容器可以有多种形状(例如，棱柱形、圆柱形和纽扣形)。锂离子电容器(LIC)可以包括浸在电解质中的阳极和阴极，电解质提供阳极与阴极之间的离子种类的运输。锂离子电容器可以是一种混合超级电容器类型，表现出有效的静电和电化学能量储存。例如，电荷可以储存在双电层中，双电层形成在电解质与电极之间(例如锂离子电容器电解质和锂离子电容器阴极之间)的界面处。也可以通过吸附锂离子种类进入电极(例如吸附锂离子进入锂离子电容器阳极)来储存锂离子电容器中的电能。通过预掺杂工艺可以将锂离子掺入锂离子电容器的阳极中。

可以在锂离子电容器阳极的表面附近形成固体电解质中间相(SEI)层。可以在阳极预掺杂过程形成固体电解质中间相层。例如，由于涉及电解液和电解质盐在阳极表面处的电化学反应，可以至少局部地形成固体电解质中间相层。固体电解质中间相层可以使阳极电绝缘，而允许离子运输至阳极。

发明内容

实施方式可以包括一种能量储存设备的阳极的预掺杂方法，该方法包括：在电解质中浸入所述阳极和掺杂源，其中所述掺杂源可以包括锂离子的源。该方法可包括在所述阳极和掺杂源之间耦接基本恒定电流。

在一些实施方式中，所述能量储存设备可以包括锂离子电容器。

在一些实施方式中，所述耦接可以包括在所述阳极与所述掺杂源之间耦接基本恒定电流达一段时间以在所述阳极与所述掺杂源之间实现约0.01伏(V)到约0.4V的电位差。在一些实施方式中，所述耦接包括在所述阳极与所述掺杂源之间耦接基本恒定电流达一段时间以实现约60％到约90％的阳极预掺杂浓度。在一些实施方式中，在所述阳极与所述掺杂源之间耦接所述基本恒定电流可以包括：耦接一电源，该电源供应与C/72到C/144的电流C-速率对应的基本恒定电流。

在一些实施方式中，所述方法可以包括：邻近所述阳极形成基本均质的固体电解质中间相层，其中，所述固体电解质中间相层在其形成之后基本不受扰动(undisturbed)。

在一些实施方式中，所述方法可以包括：耦接穿过所述阳极和所述掺杂源的所述基本恒定电压之后去除所述掺杂源。在一些实施方式中，所述方法可以包括：在所述电解质中浸入阴极，其中，浸入所述掺杂源包括将所述掺杂源浸入到所述阳极的与面对所述阴极的一侧相反的一侧。

在一些实施方式中，所述方法可以包括：耦接穿过所述阳极和掺杂源的基本恒定电流之后执行形成步骤。所述形成步骤可以包括：在所述阳极和所述掺杂源之间施加约2伏(V)到约4.2V的基本恒定电压。在一些实施方式中，执行所述形成步骤可以包括：在所述阳极和所述掺杂源之间施加约2伏(V)到约4.2V的基本恒定电压持续达约5小时到约75小时的时间段。