背景技术

锂离子(Li-ion)电容器是将锂离子电池负极(例如石墨)和超级电容器正极(通常为活性炭)集成在一起的混合系统。因此，它们表现出较高的比功率、良好的循环稳定性和适中的比能量，因此具有广泛的潜在应用。然而，用锂离子对阳极进行预锂化是降低阳极电势的先决步骤，从而拓宽工作电压窗口并增加比能量。已经提出了多种方法用于锂离子电容器负极的预锂化。它们可以分为三组，即使用锂金属、含锂化合物或锂离子的方法。

US 6862168 B2公开了牺牲金属锂电极的使用，其在第一次充电期间部分或完全溶解。缺点是需要昂贵的具有穿透孔的金属箔作为集电器以让锂离子通过。此外，预锂化过程非常缓慢。

稳定的锂金属颗粒也已用于预锂化。碳酸锂(Cao,W.J.and J.P.Zheng,Li-ioncapacitors with carbon cathode and hard carbon/stabilized lithium metalpowder anode electrodes.Journal of Power Sources,2012.213:p.180-185)或六氟磷酸锂(US 2017/0062142 A1和US 2014/0146440 A1)已涂覆在锂金属颗粒的表面以防止其与氧反应。然而，仍然需要一个干燥室来处理稳定的锂金属颗粒。

含锂化合物也被用作锂离子电容器预锂化的锂源。Kim及其同事(Park,M.-S.,etal.,A Novel Lithium-Doping Approach for an Advanced Lithium IonCapacitor.Advanced Energy Materials,2011.1(6):p.1002-1006.)利用混合有活性炭的锂过渡金属氧化物作为正极，从而在第一次充电步骤中为负极提供锂阳离子。因此，电池的比能量降低。在接下来的放电过程中，过渡金属氧化物不能再次锂化。脱锂的金属氧化物将作为电化学惰性材料留在正极中。因此，电池的比能量降低。

最近，F.Beguin及其同事(P.,et al.,Safe and recyclable lithium-ion capacitors using sacrificial organic lithium salt.Nature Materials,2017)采用牺牲有机锂盐和活性炭的混合物作为正极电极。锂盐被氧化，锂阳离子在第一次充电时释放到负极。氧化的盐会溶解到电解液中。然而，提议的盐对空气敏感，这使得它难以处理。

电解液中的锂盐也被认为是预锂化的锂源。F.Beguin及其同事采用特定的充电协议为负极提供电解液中的锂阳离子(Khomenko,V.,E.and F.Béguin,High-energy density graphite/AC capacitor in organic electrolyte.Journal ofPower Sources,2008,177(2):p.643-651)。Stefan等人通过氧化电解液中的锂盐来预锂化负极(US 2015/0364795 A1)。锂盐通常在有机溶剂中的溶解度有限，因此会降低电解液的电导率，从而降低比功率。

US 2002/0122986 A1公开了将锂离子储存在由分子筛制成的隔板中，以补偿锂离子电池中丢失的锂离子，从而延长锂离子电池的使用寿命。但商业应用成本太高，锂离子存储容量也非常有限。

US2018197691A1公开了另一种锂离子电容器的制备方法。

尽管所有这些方法对锂离子电容器负极的预锂化都有效或部分有效，但它们都有其缺点。已知的方法都不能同时满足高效、成本低、操作安全、无明显副作用的要求。

本发明的目的在于弥补或减少现有技术的至少一个缺点，或至少提供一种对现有技术有用的替代方案。该目的通过在以下描述和所附权利要求中指定的特征来实现。本发明由独立专利权利要求限定，而从属权利要求限定本发明的有利实施方式。