[发明专利]表面介导的锂离子交换能量存储装置

摘要

一种表面介导的锂离子交换能量存储装置，所述装置包括:(a)正极(阴极)，其包含官能的或非官能化的阴极活性材料，但所述阴极活性材料在其上具有捕获或者存储锂的表面面积；(b)负极(阳极)，其包含官能化的或非官能化的阳极极活性材料，所述阳极活性材料具有在其上捕获或者存储锂的表面面积；(c)设置于两个电极之间的多孔分隔体；以及(d)与两个电极物理接触的含锂的电解质。在一种实施方案中，在该能量存储装置的第一次充电或者第一次放电循环之前，两个电极中的至少一个其中包含锂源。

主权项

一种表面介导的锂离子交换能量存储装置，其包括:(a)包含阴极活性材料的阴极，所述阴极活性材料具有能够在其上捕获或存储锂的表面面积；(b)包含阳极活性材料的阳极，所述阳极活性材料具有能够在其上捕获或存储锂的表面面积；(c)设置在两个电极之间的多孔分隔体；和(d)与两个电极物理接触的含锂的电解质，其中所述阳极活性材料和/或所述阴极活性材料具有不小于100m2/g的比表面积，其与所述电解质直接物理接触，以由此接收锂离子或者向此提供锂离子，并且其中当该装置处于充电状态时，至少80％的锂存储在所述阳极活性材料的表面上，或者当该装置处于放电状态时，至少80％的锂存储在所述阴极活性材料的表面上；其中阳极活性材料和阴极活性材料中的一种或两种是官能化的或者不是官能化的，并且在该能量存储装置的第一次充电或者第一次放电循环之前，两个电极中的至少一个其中包含锂源，并且其中至少所述阳极活性材料由选自如下的材料构成:(A)选自软碳或硬碳的多孔的无序碳材料，多孔的无序碳材料选自软碳，硬碳，聚合碳或碳化树脂，中间相碳，焦炭，碳化沥青，炭黑，活性碳或部分石墨化碳；(B)石墨烯材料，选自原生石墨烯、石墨烯氟化物、氢化石墨烯、氮化石墨烯、硼掺杂石墨烯、氮掺杂石墨烯、或者化学还原的石墨烯氧化物的单层片或多层板片；(C)膨化石墨；(D)中孔碳；(E)碳纳米管，选自单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；(F)碳纳米纤维、金属纳米线、金属氧化物纳米线、或者导电聚合物纳米纤维；(G)含羰基的有机或者聚合的分子；(H)含羰基、羧基或者胺基的官能化石墨烯；或者(I)它们的组合。