專利名稱：混合型儲能元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一混合型儲能元件。
背景技術(shù)：
為因應(yīng)未來綠色環(huán)保的能源開發(fā)，舉凡混合電動車的啟動輔助與煞車能量回充需要瞬間高功率輸出輸入，以及風(fēng)力及太陽能發(fā)電系統(tǒng)中需要因應(yīng)風(fēng)力或光量強弱進行緩沖調(diào)節(jié)，以確保電源長期供給穩(wěn)定化及壽命延長，儲能元件面臨兼具高能量、高功率、長壽命的挑戰(zhàn)。雖然近年來鋰離子二次電池藉由電極設(shè)計變更及材料，積極往高功率化進行改良，但目前所能提供的功率性能與元件壽命仍有待改善。在另一方面，對既有電雙層的超級電容器而言，因其獨特的連續(xù)高功率能力及長效壽命為電池所無法相比擬，在高功率與長壽命訴求的系統(tǒng)應(yīng)用端相較于電池而言更具潛力，若能補其不足以提升儲能元件的能量密度，將有助于儲能元件體積的小型化與儲能元件使用壽命的延長，大幅提高在應(yīng)用端的實用性。由于電容器儲存能量正比于電容量與工作電壓，為了提升儲能元件的可工作電壓，相較于既有正負極采用相同材料設(shè)計的對稱型電雙層電容器，現(xiàn)今多數(shù)皆采取正極與負極不同材料的混合不對稱型設(shè)計；對于電容量的提升，相較于既有電雙層電容電極，氧化還原電極通常是具有更高電容量的電極材料。因此近年來電極研發(fā)趨勢走向不對稱型以及氧化還原材料的設(shè)計。世界專利W02006111079號中公開一混合水溶液系統(tǒng)的儲能元件，以鋰離子嵌入型化合物為正極，而以活性碳、中孔碳、奈米碳管等多孔碳材為負極的元件。然而此種元件受限于水溶液分解的問題，造成最高工作電壓僅達1.8V，可儲存能量不足。日本公開專利2005-019762號中公開一以活性碳為正極活性物質(zhì)，以及能吸附鋰離子的碳材為負極活性物質(zhì)的非水系含鋰型儲電元件。美國專利6252762號中公開一包括可行陰離子可逆吸附/脫附的高表面積活性碳正極，以及能進行可逆嵌入鋰離子的Li4Ti5O12(LTO)材料為負極形成的混合電池/超電容元件。以上所列舉的不對稱設(shè)計皆是采用一極為行物理吸附/脫附的活性碳材，另一極采用能夠行鋰離子電化學(xué)嵌入/釋出的材料。由于活性碳材所產(chǎn)生的電容量僅由離子吸附/脫附的物理反應(yīng)決定，元件整體的電容量受限于此點，仍無法使元件獲得高能量。日本公開專利2000-036325號中公開一以活性碳層為主體，并在該活性碳層上以一含鋰過渡金屬氧化物層接著形成的正極，而以能對鋰離子行吸附和脫離的碳材為負極的元件。但此種多層電極材料制作程序相當繁復(fù)，且兩活性物質(zhì)層的設(shè)計將造成離子在兩電極層結(jié)構(gòu)中的進出受到阻礙的問題。美國專利6517972號中公開正極包括可吸附陰離子的活性碳與可嵌入鋰離子的含鋰過渡金屬氧化物(LiMn2O4)與負極可嵌入鋰離子的LTO材料所組成的高能量混合電池/電容。此種方式是在正極中藉由混入含鋰過渡金屬氧化物以提升元件性能。此外美國專利6558846號中則是公開一包括活性碳與含鋰過渡金屬氧化物的正極，而以能進行鋰嵌入/釋出的碳材為負極的有機電解質(zhì)元件。
以上三種被提及的元件中，若使用對鋰離子具備電化學(xué)吸附或嵌入反應(yīng)能力的碳材為負極時，由于碳材與鋰離子的嵌入反應(yīng)電位相當接近于OV vsLi/Li+，在快速充電過程中很容易造成鋰金屬以樹突狀(dendrite)沉積在碳材表面，進而刺穿隔離膜而發(fā)生短路，造成元件的安全性顧慮。圖1顯示不同材料相對于Li/Li+的反應(yīng)電位。其中活性碳/鋰嵌入碳材的正負極組合雖然顯示接近4.0V的元件工作電壓，但由于該鋰嵌入碳材反應(yīng)電位太接近鋰金屬還原電位，雖然該負極電容量高達372mAh/g，在快速充電時不可避免地將造成鋰金屬沉積在碳材表面。圖1另顯示使用LTO作為負極材料者，由于其反應(yīng)電位約為1.5V vs Li/Li+，如此一來壓縮了與活性碳所搭配形成的元件工作電壓，況且該負極電容量僅有160mAh/g，無法達到高能量的效果。因此，本發(fā)明將公開一新的儲能元件，具有高電容量的正極，亦即不只進行電雙層物理性吸附/脫附反應(yīng)；以及具有高電容量與高安全性的負極，即不產(chǎn)生鋰沉積現(xiàn)象，以達到高能量、小體積、長壽命的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的為公開一混合型儲能元件，包括:一正極，包括一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:硅、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、1、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)；一負極；以及一非水系含鋰電解液?；瘜W(xué)計量x、y、t、z 的范圍包括 0<叉<4,1<7<2,1<1:<3,3<2< 12,且y、t、以及z為整數(shù)。該開放式多孔碳材包括一高表面積活性碳。該高表面積活性碳具有一表面積介于1500至3500m2/g之間。

該含鋰無機化合物進一步包括LiFeSO4F。該開放式多孔碳材與含鋰過渡金屬無機化合物的重量比例包括一范圍從1: 10至 10:1。該非水系含鋰電解液含有一溶劑是選自以下群組:碳酸丙烯酯(propylenecarbonate,PC)、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate,EC)、氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylenecarbonate, FEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)、碳酸二乙酯(diethylcarbonate, DEC)、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate, EMC)、碳酸亞乙烯酯(vinylene carbonate, VC)、γ - 丁內(nèi)酯(γ-butyrolactone, GBL)、1,2_ 二甲氧基乙燒(I, 2-dimethoxyethane, DME)、I, 3_ 二氧環(huán)戍燒(I, 3-dioxolane, D0L)、四氫呋喃(tetrahydrofuran, THF)、環(huán)丁諷(sulfolane)、乙臆(acetonitrile)、以及其組合。該非水系含鋰電解液含有一可解離鹽類選自以下群組:LiPF6、LiBF4, LiClO4,LiAsF6' LiB(C2O4)2' LiBF2C2O4, LiPF4C2O4, LiCF3SO3' LiN(CF3SO2)3' LiN (C2F3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、以及其組合。更包括一隔離層，介于該正極與該負極之間。該隔離層是選自以下群組:聚乙烯(polyethylene, PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(poly (ethylene terephthalate), PET)、聚氧乙烯(poly (ethylene oxide), ΡΕ0)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile, PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly (methyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯(poly (vinylidene fluoride),PVDF) >聚(偏二氟乙烯 _ 六氟丙烯)(poly (vinylidene fluoride co-hexaf luoropropylene),PVDF-co-HFP)、聚四氟乙烯(poly (tetrafiuoroethylene), PTFE)等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。本發(fā)明還公開一種一封閉式混合型儲能元件，包括:一正極，包括一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:硅、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、
1、U z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)；一負極；一非水系含鋰電解液，其中該電解液中的鋰離子輸送于該正極與該負極之間；以及一容器，盛裝該正極、該負極、與該非水系含鋰電解液?；瘜W(xué)計量x、y、t、z 的范圍包括 0<叉<4,1<7<2,1<1:<3,3<2< 12,且y、t、以及z為整數(shù)。該開放式多孔碳材包括一高表面積活性碳。該高表面積活性碳具有一表面積介于1500至3500m2/g之間。該含鋰無機化合物進一步包括LiFeSO4F。該開放式多孔碳材與含鋰過渡金屬無機化合物的重量比例包括一范圍從1: 10至 10:1。該非水系含鋰電解液含有一溶劑是選自以下群組:碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞乙烯酯、￥-丁內(nèi)酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，3- 二氧環(huán) 戊烷、四氫呋喃、環(huán)丁砜、乙腈、以及其組合。該非水系含鋰電解液含有一可解離鹽類選自以下群組:LiPF6、LiBF4, LiClO4,LiAsF6' LiB(C2O4)2' LiBF2C2O4, LiPF4C2O4, LiCF3SO3' LiN(CF3SO2)3' LiN (C2F3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、以及其組合。更包括一隔離層，介于該正極與該負極之間。該隔離層是選自以下群組:聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚四氟乙烯等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。本發(fā)明還公開了一種一混合型儲能元件，包括:一正極，包括一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:硅、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)；一負極，包括一鋁材；以及一非水系含鋰電解液。化學(xué)計量x、y、t、z 的范圍包括 0<叉<4,1<7<2,1<1:<3,3<2< 12,且y、t、以及z為整數(shù)。該鋁材包括一多孔鋁。該開放式多孔碳材包括一高表面積活性碳。該高表面積活性碳具有一表面積介于1500至3500m2/g之間。該含鋰無機化合物進一步包括LiFeSO4F。
該開放式多孔碳材與含鋰過渡金屬無機化合物的重量比例包括一范圍從1: 10至 10:1。該非水系含鋰電解液含有一溶劑是選自以下群組:碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞乙烯酯、￥-丁內(nèi)酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，3- 二氧環(huán)戊烷、四氫呋喃、環(huán)丁砜、乙腈、以及其組合。該非水系含鋰電解液含有一可解離鹽類選自以下群組:LiPF6、LiBF4, LiClO4,LiAsF6' LiB(C2O4)2' LiBF2C2O4, LiPF4C2O4, LiCF3SO3' LiN(CF3SO2)3' LiN (C2F3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、以及其組合。更包括一隔離層，介于該正極與該負極之間。該隔離層是選自以下群組:聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚四氟乙烯等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。為有效使元件工作電壓提高，又同時能確保元件的高安全性，因此本發(fā)明在負極方面包括反應(yīng)電位在0.2 0.5V vs.Li/Li+之間的高電容量、質(zhì)輕的多孔鋁材(理論電容量993mAh/g)。在正極材料方面，透過引入一個可在低于高表面積碳材的開路電位或在高表面積碳材的開路電位范圍內(nèi)釋出鋰離子的化合物，在充電時由該化合物進行鋰離子釋出的去鋰化氧化反應(yīng)，使負極與鋰進行合金化達到高電容量的功效，之后可由高表面積碳材與陰離子進行可逆吸附/脫附反應(yīng)以及該含鋰化合物與部分鋰離子進行可逆氧化/還原反應(yīng)，以達到高電容量、高能量、高充放電循環(huán)效率的性能。為讓本發(fā)明的上述目的、特征、及優(yōu)點更明顯易懂，下文特列舉較佳實施例與比較例，并配合附圖詳加說明。


圖1顯示活性碳正極與下列負極:活性碳、LT0、鋰嵌入碳材的電化學(xué)反應(yīng)電位及工作電壓；圖2A顯示一混合型儲能元件的充電過程；圖2B顯示一混合型儲能元件的放電過程；圖3是本發(fā)明一實施例的儲能元件充放電過程的電壓對時間示意圖；圖4為本發(fā)明一實施例的封閉式混合型儲能元件；圖5是本發(fā)明實施例的含有不同正極材料(LiCo02、LiMn2O4, LiFePO4, Li2FeSiO4,LiFeBO3)與含招負極組合的元件電容量對電壓示意圖；圖6顯示本發(fā)明實施例的不同正極活性材料(活性碳、LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4,Li2FeSi04、LiFeB03)充電時電容量對電位(V vs.Li/L1.)示意圖；圖7顯示本發(fā)明實施例與比較例的元件正負極材料與特性列表；以及圖8顯示本發(fā)明一實施例的充放電循環(huán)次數(shù)對電容量示意圖。附圖標記說明10混合型儲能元件11 正極
12負極13溶劑14外接電路15鋰離子16陰離子40封閉式混合型儲能元件41正極42負極43電解液44隔離層45容器
具體實施例方式圖2A顯示一混合型儲能元件10的充電過程:該正極11進行氧化反應(yīng)釋出鋰離子15并吸附陰離子16，該氧化反應(yīng)相應(yīng)產(chǎn)生的電子由外接電路14傳遞到該負極12。該負極12接收該外接電路14的電 子與鋰離子15結(jié)合進行還原反應(yīng)。圖2B顯示一混合型儲能元件10的放電過程:該負極12進行氧化反應(yīng)釋出部分鋰離子15，該氧化反應(yīng)相應(yīng)產(chǎn)生的電子由外接電路14傳遞到該正極11。該正極11進行還原反應(yīng)，接收該外接電路14的電子與部分鋰離子15結(jié)合并釋出所吸附的陰離子16。電解液內(nèi)部藉由陰離子16及鋰離子15的流通完成內(nèi)電路的電子傳遞。參照圖2A及圖2B，本發(fā)明所公開的一混合型儲能元件，具有正極11與負極12為不同材料的不對稱型結(jié)構(gòu)，該正極11包括一開放式多孔碳材以及一含鋰無機化合物，該含鋰無機化合物為具有在3.5Vvs.Li/Li+以下能釋出50%以上鋰離子的能力者，且該開放式多孔碳材不限于活性碳。參見圖3，本發(fā)明的混合型儲能元件的充放電過程包括兩階段:第一階段為定電流充電的前段區(qū)域I，在此階段正極11含有的含鋰無機化合物所釋出的鋰離子用來與負極12材料反應(yīng)使其鋰化，故標示為鋰化用電容量；第二階段為定電流充電的后段區(qū)域II與定電壓充電區(qū)域III以及定電流放電區(qū)域IV，在此第二階段正極11含有的開放式多孔碳材與非水系含鋰電解液中的陰離子進行可逆物理吸附/脫附作用以及該含鋰無機化合物中部分鋰離子進行可逆氧化/還原反應(yīng)，故此第二階段包括區(qū)域I1、區(qū)域II1、區(qū)域IV標示為充放電可用電容量。本發(fā)明的混合型儲能元件可為開放式或封閉式，其更可進一步包括一隔離層，配置于正極與負極之間以避免正極與負極直接接觸而產(chǎn)生短路。圖4為本發(fā)明一實施例的封閉式混合型儲能元件40，包括一正極41、一負極42、一隔離層44、一電解液43，以及一容器45。其中該正極41、該負極42、以及該隔離層44浸潤于該電解液43中。一容器45盛裝上述組成，并于該正極41與該負極42分別引出導(dǎo)線，作為外部電路的連接點。該導(dǎo)線引出端可位于該封閉式混合型儲能元件40的相同側(cè)或不同側(cè)。在本發(fā)明一實施例中，該含鋰無機化合物的選擇基于以下指標:具有在3.5Vvs.Li/Li+以下能釋出50%以上鋰離子的能力者。因為開放式多孔碳材中的高表面積碳材開路電位是在2.7 3.5V vs.Li/Li+之間，且其可在自開路電位以上至電化學(xué)電位4.5Vvs.Li/Li+區(qū)間內(nèi)進行對陰離子可逆的吸附/脫附反應(yīng)，因此選擇化合物以具有在進行陰離子吸附之前或在進行陰離子吸附初期者可釋出鋰離子者為佳，此時所釋出的鋰離子可作為使負極鋰化用，以鋰離子釋出電位小于3.5V vs.Li/Li+者為佳，特別又以具有在3.5Vvs.Li/Li+以下能釋出50%以上鋰離子的能力者最為適合。如此一來，可使元件在充放電過程保有寬廣的陰離子吸附/脫附反應(yīng)電位區(qū)間而不至于降低可用電容量，而對于該含鋰無機化合物而言，由于僅牽涉部分鋰離子的氧化/還原反應(yīng)而非造成化合物整體結(jié)構(gòu)的改變，因此可保有高度的可逆性并具備優(yōu)異的循環(huán)效率?；谏鲜隼碛?，正極11的含鋰無機化合物的鋰離子在2.0 4.5V vs.Li/Li+區(qū)間內(nèi)能夠進行嵌入/釋出反應(yīng)者為LiCo02(3.9V vs.Li/Li+) ；LiNi02(3.8V vs.Li/Li+) ；LiMn2O4 (4.0V vs.Li/Li+) ；LiFeP04(3.4V vs.Li/Li+) ；Li2FeSi04 (2.8V vs.Li/Li+)；LiFeBO3 (2.9V vs.Li/L1.) ；LiFeS04F: (3.6V vs.Li/L1.) ；Li2FeP207 (3.5V vs.Li/L1.)；Li2Fe2 (SO4) 3 (3.6V vs.Li/Li+) ；Li2Fe2 (MoO4) 3 (3.0Vvs.Li/Li+) ；Li2Fe2 (WO4) 3 (3.0V vs.Li/Li+) ； Li4Fe (MoO4) 3 (2.4V vs.Li/Li+)等或其組合，且不以此為限，若使用較高電化學(xué)電位者，會造成正極11進行陰離子吸附/脫附反應(yīng)的區(qū)間縮減而降低可用電容量與能量密度，因此其中以具有低電化學(xué)氧化反應(yīng)電位的化合物較為適合，例如涉及Fe27Fe3+、v2+/v3\ v3+/v4\ v4+/v5\ Nb3+/Nb4+、Nb4+/Nb5+、Ti3+/Ti4+ 等價態(tài)轉(zhuǎn)換的化合物。較佳地，以LiFeP04、Li2FeSiO4^ LiFeB03、LiFeS04F、Li2FeP2O7^ Li2Fe2 (SO4) 3、Li2Fe2 (MoO4) 3、Li2Fe2 (WO4) 3、Li4Fe (MoO4)3等涉及Fe2YFe3+電化學(xué)氧化反應(yīng)的含鋰化合物最為適合。本發(fā)明一實施例中正極11材料所包括高表面積碳材與含鋰無機化合物的重量比例可為1: 20 20: 1，若重量比例低于1: 20，則可逆電容量過低，若重量比例高于20: 1，則無法產(chǎn)生明顯的電容量提升效果，因此較佳的比例為1: 10 10:1。儲能元件負極欲達高電容量的方法包括利用金屬或非金屬與鋰之間的合金化反應(yīng)，鋰化/去鋰化反應(yīng)主要在特定的電化學(xué)電位下進行，諸如Bi (0.8V vs.Li/Li+) ；Sb (0.9Vvs.Li/Li+) ；Sn(0.5V vs.Li/Li+) ；Si (0.4V vs.Li/Li+) ；A1 (0.3V vs.Li/Li+) ；ln(0.6Vvs.Li/Li+)。然而以上的合金化反應(yīng)通常伴隨著劇烈的體積膨脹，使活性物質(zhì)脫離電極并喪失良好的電子傳導(dǎo)能力，造成可循環(huán)壽命不佳，因此必須在電極中引入具備良好導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與足以吸納體積變化的緩沖結(jié)構(gòu)來進行改善。本發(fā)明所公開的混合型儲能元件的負極12包括了對鋰離子具備電化學(xué)活性的多孔鋁材，該多孔構(gòu)造旨在吸收劇烈體積膨脹的機械應(yīng)力，鋁材本身為具有良好導(dǎo)電性的金屬材料，可以使電極活性物質(zhì)在無需添加導(dǎo)電劑的狀況下即可形成具有良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)或集電體，若直接用鋁箔作電極也可省去分散涂布干燥碾壓等繁雜的電極制作程序。由于鋁材質(zhì)量輕，相較于重金屬元素更能有效提升元件能量密度。本發(fā)明一實施例中的鋁負極具備低鋰化/去鋰化反應(yīng)電化學(xué)電位(0.3V vs.Li/Li+)并具有高安全性(不易沉積鋰金屬)，此外本發(fā)明實施例中的鋰化鋁負極具有高電容量。 在上述的諸多含鋰過渡金屬無機化合物中，其中含有LiCo02、LiMn2O4, LiFePO4,Li2FeSiO4, LiFeBO3的正極與含鋁材的負極的元件組合，其元件電容量對電壓如圖5所示:LiFePO4Al (正/負極材料)的電極組合在3.15V開始已具有一釋出鋰離子的主要電位平臺，Li2FeSiO4Al (正/負極材料)的電極組合在2.32V開始具有釋出鋰離子的能力，LiFeBO3Al (正/負極材料)的電極組合在2.67V開始具有釋出鋰離子的能力，亦即，當正極采用該含鋰過渡金屬無機化合物時，為確保所釋出的鋰離子具有實際使負極進行鋰化的能力，必須使元件工作電壓操作在高于前述鋰離子開始釋出的電位。含有前述化合物的正極與含鋁材的負極組合所分別對應(yīng)可使用的元件工作電壓下限值為:LiFeP04/Al(3.2V)、Li2FeSiO4Al (2.4V)、LiFeBO3Al (2.7V);反觀 LiCo02/Al (正 / 負極材料)的電極組合在
3.58V才開始具有釋出鋰離子的能力，LiMn2O4Al (正/負極材料)的電極組合則在3.64V才開始具有釋出鋰離子的能力，因此所分別對應(yīng)可使用的元件工作電壓下限值為=LiCoO2/Al (3.6V) ,LiMn2O4Al (3.7V)，相對地限縮了元件的可工作電壓區(qū)間。換言之，采用LiFeP04、Li2FeSiO4^LiFeBO3者可具有較寬廣的工作電壓區(qū)間。圖6為各種活性材料在充電時電容量與電化學(xué)電位的變化關(guān)系。其中活性碳可吸附陰離子的程度隨不同電位而改變，而Li2FeSiO4與LiFeBO3則在低于活性碳開始吸附陰離子前的電位即已具有鋰離子釋出能力。由圖6可知，使用Li2FeSiO4與LiFeBO3當作正極材料能使元件保有更寬廣的陰離子吸附/脫附反應(yīng)電位區(qū)間，以及更高的可用電容量。綜上所述，本發(fā)明實施例中的混合型儲能元件至少具有一正極11、一負極12、以及一非水系含鋰電解液。該正極11包括一高表面積碳材，與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:娃、磷、硼、硫、銀、鑰及鶴，O是氧，其中X、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)；一負極；以及一非水系含鋰電解液。由于過渡金屬在氧化還原反應(yīng)中有不同價態(tài)轉(zhuǎn)換，因此在鋰離子嵌入/釋出的過程中化學(xué)計量X符合O < X < 4，且包括非整數(shù)；而化學(xué)計量y、t、z符合I彡y彡2，1彡t彡3，3彡z彡12，其中y、t、z為整數(shù)。該正極11的高表面積碳材為一高表面積活性碳，具有一表面積介于1500至3500m2/g之間。本發(fā)明的混合型儲能元件可為開放式或封閉式，其更可進一步包括一隔離層，配置于正極與負極之間以避免正極與負極直接接觸而產(chǎn)生短路。該隔離層可選自于聚乙烯(polyethylene, PE)、聚丙烯(polypropylene, PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(poly (ethylene terephthalate), PET)、聚氧乙烯(poly (ethylene oxide), ΡΕ0)、聚丙烯臆(polyacrylonitrile, PAN)、聚甲基丙烯酸甲酉旨(poly (methyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯 (poly (vinylidene fluoride), PVDF)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(poly (vinylidene fuoride co-hexaf luoropropylene), PVDF-co-HFP)、聚四氟乙烯(poly (tetrafluoroethylene),PTFE)等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。該混合型儲能元件電解液包括溶劑與可解離產(chǎn)生鋰離子與陰離子的鹽類。溶劑可選自碳酸丙烯酯(propylene carbonate,PC)、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate,EC)、氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate, FEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate, DEC)、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate, EMC)、碳酸亞乙烯酯(vinylene carbonate, VC)、Y-丁內(nèi)酯(γ-butyrolactone, GBL)、1,2_ 二甲氧基乙燒(I，2-dimethoxyethane,DME) >1,3- 二氧環(huán)戍燒(I, 3-dioxolane,D0L)、四氫呋喃(tetrahydrofuran, THF)、環(huán)丁諷(sulfolane)、乙臆(acetonitrile)等非水系溶劑以及其組合。可解離產(chǎn)生鋰離子與陰離子的鹽類可選自LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiB (C2O4) 2、LiBF2C2O4' LiPF4C2O4' LiCF3SO3' LiN(CF3SO2) 3、LiN(C2F5SO2) 2、LiC(CF3SO2)3 等以及其組合。本發(fā)明電極材料電化學(xué)性能評估方法為將活性材料與導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于基材后，搭配電解液進行充放電測試。其中導(dǎo)電碳可選自于碳黑、石墨、碳纖維等以及其組合，粘結(jié)劑可選自于聚偏二氟乙烯(poly (vinylidene fluoride), PVDF)、聚四氟乙烯(poly (tetraf luoroethylene), PTFE)、羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose, CMC)、苯乙烯丁二烯橡膠(styrene butadiene rubber, SBR)、乙烯丙烯二烯單體橡膠(ethylenepropylene diene monomer rubber, EPDM rubber)、聚丙烯酸酉旨(polyacrylate)、聚亞酰胺(polyimide)、聚乙烯醇(poly (vinyl alcohol), PVA)、聚乙烯卩比咯燒酮(polyvinylpyrrolidone, PVP)等以及其組合。實施例1含鋰過渡金屬無機化合物的電化學(xué)驗證采用LiCoO2' LiMn2O4' LiFePO4' Li2FeSiO4, LiFeBO3、活性碳為活性材料，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極，負極材料采用鋰金屬，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，元件以定電流充電至4.3V，作為可釋出鋰離子的總電容量。并計算在3.5VLi/Li+以下所貢獻的電容量與百分比。由圖6中所示，活性碳的充電過程在3.5V vs.Li/Li+以下可貢獻的電容量百分比為27%，圖6中各含鋰過渡金屬無機化合物在3.5V vs.Li/Li+以下由鋰離子釋出所貢獻的電容量百分比分別為 LiCoO2:0.03%, LiMn2O4:0.09%, LiFePO4:93.7%, Li2FeSiO4:73%,LiFeBO3:69%，由此可見 LiFeP04、Li2FeSi04、LiFeB03 在 3.5V vs.Li/L1.以下由鋰離子釋出所貢獻的電容量百分比可產(chǎn)生大于50%的功效。實施例2活性碳+LiFePO4/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為2350 3000m2/g的活性碳與LiFePO4,以重量比5: I的比例進行復(fù)合，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為3.2 4.0V。元件以0.1mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至3.2V的方式進行驗證。在3.2 4.0V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是28.5F/cm3，能量密度是17.8Wh/L。實施例3活性碳+Li2FeSiO4/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為2350 3500m2/g的活性碳與Li2FeSiO4以重量比5: I的比例進行復(fù)合，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為2.4 4.0V。元件以0.1mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至2.4V的方式進行驗證。在2.4 4.0V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是39.2F/cm3,能量密度是29.7Wh/L。實施例4活性碳+LiFeBO3/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為2300 3200m2/g的活性碳與LiFeBO3以重量比5: I的比例進行
復(fù)合，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為2.7 4.0V。元件以0.1mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至2.7V的方式進行驗證。在2.7 4.0V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是32.9F/cm3,能量密度是27.9Wh/L。比較例I活性碳/活性碳的對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為1800 2800m2/g的活性碳添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上，以此相同材料作為正極與負極，并可進一步以一隔離層(天然纖維/合成纖維復(fù)合物)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM(C2H5)4NPF6(PC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為O 2.5V。元件以0.1mA定電流充電至2.5V后，在2.5V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至OV的方式進行驗證。在O 2.5V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是9.3F/cm3，能量密度是7.2Wh/L。比較例2活性碳/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為2350 3000m2/g的活性碳添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6 (EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為3.2 4.0V。元件以0.1mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至3.2V的方式進行驗證。在3.2 4.0V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是22.5F/cm3，能量密度是13.9Wh/L。比較例3活性碳+LiCoO2/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為2100 2800m2/g的活性碳與LiCoO2以重量比5: I的設(shè)計比例進行復(fù)合，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為3.6 4.0V。元件以0.1mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至3.6V的方式進行驗證。在3.6 4.0V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是23.6F/cm3,能量密度是5.7Wh/L。比較例4活性碳+LiMn2O4/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為2000 2900m2/g的活性碳與LiMn2O4以重量比5: I的設(shè)計比例進行復(fù)合，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為3.7 4.0V。元件以0.1mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.1mA定電流放電至3.7V的方式進行驗證。在3.7 4.0V的電壓范圍進行充放電時，以正、負極總體積為基準計算放電電容量與能量密度，所得到的放電電容量是16.9F/cm3，能量密度是3.6Wh/L。圖7為實施例2至4與比較例I至4的正負極材料與元件特性列表。其中不對稱電極設(shè)計明顯具有較高電容量。比較例2為一對照組，亦即正極只具有活性碳，比較例3與比較例4于正極具有活性碳與含鋰無機化合物L(fēng)iCoO2與LiMn2O4，其電容量與比較例2相仿，但由于LiCoO2與LiMn2O4去鋰化電位較高，壓縮實際充放電可用工作電壓區(qū)間，故能量密度低；相對地，實施例2正極含有的LiFePO4、實施例3正極含有的Li2FeSiO4以及實施例4正極含有的LiFeBO3都具有低去鋰化電位的特性，不但實際充放電可用工作電壓區(qū)間較為寬廣且鋰離子可進行高效率的可逆氧化/還原反應(yīng)，故能夠達到較高的電容量與能量密度。參照圖7的實施例2至4，本發(fā)明所提出正極包括一高表面積的碳材與LiFeP04、Li2FeSiO4, LiFeBO3含鋰無機化合物，搭配負極為一多孔鋁箔的設(shè)計，搭配包括溶劑與可解離產(chǎn)生鋰離子與陰離子的鹽類的電解液，可獲得較其他比較例更高放電電容量與更高能量密度的功效。實施例5活性碳+LiFePO4/多孔鋁箔的不對稱電極結(jié)構(gòu)采用表面積為1500 2000m2/g的活性碳與LiFePO4以重量比1: 10的設(shè)計比例進行復(fù)合，并添加碳黑、石墨、碳纖維等導(dǎo)電碳與粘結(jié)劑混合涂布于一鋁箔上作為正極。負極材料采用一多孔蝕刻鋁箔，并可進一步以一隔離層(PE/PP/PE)設(shè)置于正極與負極間，搭配含IM LiPF6(EC/EMC)的電解液組成元件，可工作電壓范圍為3.2 4.0V0元件以0.4mA定電流充電至4.0V后，在4.0V維持定電壓，再以0.4mA定電流放電至3.2V的方式進行驗證。由圖8的結(jié)果顯示，在3.2 4.0V的電壓范圍進行充放電時，在經(jīng)400次循環(huán)后的電容量維持率約為初期的96%。因此由以上結(jié)果顯示，本發(fā)明除具有高電容量與高能量的特性，亦具有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性。綜上所述，本發(fā)明的一目的為公開一開放式或封閉式混合型儲能元件，包括一正極，該正極具有一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:硅、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)；一負極；以及一非水系含鋰電解液。該等混合型儲能元件更進一步包括一隔離層，置于該正極與該負極之間，以避免正極與負極直接接觸而產(chǎn)生短路。為有效使元件工作電壓提高，又同時能確保元件的高安全性，因此本發(fā)明在負極方面包括反應(yīng)電位在0.2
0.5V vs.Li/Li+之間的高電容量、質(zhì)輕的多孔鋁材。在正極材料方面，透過引入一個可在低于高表面積碳材的開路電位或在高表面積碳材的開路電位范圍內(nèi)釋出鋰離子的化合物，在充電時由該化合物進行鋰離子釋出的去鋰化氧化反應(yīng)，使負極與鋰進行合金化達到高電容量的功效，之后由高表面積碳材與陰離子進行可逆吸附/脫附反應(yīng)以及該含鋰化合物與部分鋰離子進行可逆氧化/還原反應(yīng)，以達到高電容量、高能量、高充放電循環(huán)效率的性能。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已公開如上，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及公開而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)不限于具體實施方式
的公開，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為以權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一混合型儲能元件，包括: 一正極，包括一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:娃、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)； 一負極；以及 一非水系含鋰電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，化學(xué)計量x、y、t、z的范圍包括O< X < 4,I彡y彡2，I彡t彡3，3彡z彡12，且y、t、以及z為整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件，其特征在于，該開放式多孔碳材包括一高表面積活性碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其特征在于，該高表面積活性碳具有一表面積介于1500 至 3500m2/g 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，該含鋰無機化合物進一步包括LiFeS04F。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的元件，其特征在于，該開放式多孔碳材與含鋰過渡金屬無機化合物的重量比例包括一范圍從1: 10至10: I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，該非水系含鋰電解液含有一溶劑是選自以下群組:碳酸丙烯酯(propylene carbonate, PC)、碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate, EC)、氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate, FEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate, DEC)、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate, EMC)、碳酸亞乙烯酯(vinylene carbonate, VC) > Y-丁內(nèi)酯(y -butyrolactone, GBL)、I, 2_ 二甲氧基乙燒(I, 2-dimethoxyethane, DME)、1,3_ 二氧環(huán)戍燒(I, 3-dioxolane, D0L)、四氫呋喃(tetrahydrofuran, THF)、環(huán)丁諷(sulfolane)、乙臆(acetonitrile)、以及其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，該非水系含鋰電解液含有一可解離鹽類選自以下群組:LiPF6、LiBF4' LiClO4' LiAsF6, LiB(C2O4)2、LiBF2C2O4' LiPF4C2O4' LiCF3SO3'LiN (CF3SO2) 3、LiN (C2F3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、以及其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型儲能元件，其特征在于，更包括一隔離層，介于該正極與該負極之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合型儲能元件，其特征在于，該隔離層是選自以下群組:聚乙烯(polyethylene, PE)、聚丙烯(polypropylene, PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(poly (ethylene terephthalate), PET)、聚氧乙烯(poly (ethylene oxide), PE0)、聚丙烯臆(polyacrylonitrile, PAN)、聚甲基丙烯酸甲酉旨(poly(methyl methacrylate,PMMA)、聚偏二氟乙烯(poly (vinyl idene f luoride), PVDF)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(poly (vinylidene fluoride co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP)、聚四氟乙烯(poly (tetrafluoroethylene),PTFE)等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。
11.一封閉式混合型儲能元件，包括: 一正極，包括一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:娃、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)； 一負極； 一非水系含鋰電解液，其中該電解液中的鋰離子輸送于該正極與該負極之間；以及 一容器，盛裝該正極、該負極、與該非水系含鋰電解液。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，化學(xué)計量X、Y、t、z的范圍包括O < X彡4，1彡y彡2，1彡t彡3，3彡z彡12，且y、t、以及z為整數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，該開放式多孔碳材包括一高表面積活性碳。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，該高表面積活性碳具有一表面積介于1500至3500m2/g之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，該含鋰無機化合物進一步包括LiFeSO4F15
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，該開放式多孔碳材與含鋰過渡金屬無機化合物的重量比例包括一范圍從1: 10至10:1。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，該非水系含鋰電解液含有一溶劑是選自以下群組:碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞乙烯酯、Y - 丁內(nèi)酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，3-二氧環(huán)戊烷、四氫呋喃、環(huán)丁砜、乙腈、以及其組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，該非水系含鋰電解液含有一可解離鹽類選自以下群組:LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiB(C2O4)2、LiBF2C2O4,LiPF4C2O4' LiCF3SO3' LiN(CF3SO2) 3、LiN(C2F3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、以及其組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封閉式混合型儲能元件，其特征在于，更包括一隔離層，介于該正極與該負極之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的混合型儲能元件，其特征在于，該隔離層是選自以下群組:聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚四氟乙烯等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。
21.—混合型儲能元件,包括: 一正極，包括一開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物，其中該含鋰無機化合物包括符合以下通式者=LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組:娃、磷、硼、硫、釩、鑰及鎢，O是氧，其中X、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)； 一負極，包括一鋁材；以及 一非水系含鋰電解液。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的元件，其特征在于，化學(xué)計量X、1、Uz的范圍包括O<x^4,l^y^2,l^t^3,3^z^ 12，且 y、t、以及 z 為整數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的元件，其特征在于，該鋁材包括一多孔鋁。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的元件，其特征在于，該開放式多孔碳材包括一高表面積活性碳。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的元件，其特征在于，該高表面積活性碳具有一表面積介于.1500 至 3500m2/g 之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的元件，其特征在于，該含鋰無機化合物進一步包括LiFeS04F。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的元件，其特征在于，該開放式多孔碳材與含鋰過渡金屬無機化合物的重量比例包括一范圍從1: 10至10:1。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的元件，其特征在于，該非水系含鋰電解液含有一溶劑是選自以下群組:碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞乙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、1，2-二甲氧基乙烷、.1，.3-二氧環(huán)戊烷、四氫呋喃、環(huán)丁砜、乙腈、以及其組合。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的元件，其特征在于，該非水系含鋰電解液含有一可解離鹽類選自以下群組:LiPF6、LiBF4' LiClO4' LiAsF6, LiB (C2O4) 2、LiBF2C2O4' LiPF4C2O4' LiCF3SO3'LiN (CF3SO2) 3、LiN (C2F3SO2) 2、LiC (CF3SO2) .3、以及其組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的混合型儲能元件，其特征在于，更包括一隔離層，介于該正極與該負極之間。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的混合型儲能元件，其特征在于，該隔離層是選自以下群組:聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚四氟乙烯等單一或其復(fù)合物的多孔質(zhì)高分子、高分子/無機復(fù)合物、天然纖維、合成纖維、天然纖維/合成纖維復(fù)合物、以及其組合。
全文摘要
本發(fā)明公開一混合型儲能元件，具有開放式多孔碳材與至少一含鋰無機化合物的一正極；一負極；一非水系含鋰電解液。該含鋰無機化合物包括符合以下通式者LixAy(DtOz)，其中Li是鋰，A是一過渡金屬，D是選自以下群組硅、磷、硼、硫、釩、鉬及鎢，O是氧，其中x、y、t、z為化學(xué)計量，并為大于零的任意數(shù)；化學(xué)計量x、y、t、z的范圍包括0＜x≤4，1≤y≤2，1≤t≤3，3≤z≤12，其中y、t、以及z為整數(shù)。
文檔編號H01G9/042GK103178244SQ20121000525
公開日2013年6月26日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者黃震宇, 蔡麗端, 李俊龍 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院