锂电池预锂化技术现状!
锂电池化成过程中,负极SEI膜的形成会消耗大量活性锂,导致首周库仑效率和电池容量低。目前石墨负极的不可逆容量损失≥6%,而高比容量的硅基和锡基合金负极,不可逆容量损失在10%~20% 以上。补充活性锂是解决这一问题的有效手段,主要是负极补锂和正极极补锂两大类。1、负极补锂
为了得到更好的电化学活性和更均匀的混合,研究人员使用锂粉替代锂片用于补锂。滴乳液技术在锂粉的表面包覆了一层稳定层,该稳定层的成分为碳酸锂和氟化锂。锂箔和锂粉补锂尚未在商品化锂离子电池中规模应用,究其原因主要在于金属锂自身的安全风险较高。
(1)非原位电化学预锂化过程,先将需要预锂化的负 极极片与金属锂组装半电池,经过特定充放电循环 之后,负极片达到设定预锂化水平,之后将预锂化 的负极片与新的正极极片组装成电池。

如将LiNi0.5Mn1.5O4|Li 半电池充电至 5 V,同时将C|Li 半电池预循环20周,并放电至0.01 V,再将两者组装成全电池。非原位电化学锂化需拆解电池后重复组装,不具备工业化能力。
(2)原位电化学锂化方法需对锂离子电池进行重新设计,在组装过程中预先添加金属锂作为第三极,将负极与金属电极作为对电 极进行放电,即可实现对负极原位补锂。

如在NCM|硬碳单层电池的基础上增加了金属锂电极,首先将硬碳负极与金属锂电极作为对电极进行放电为硬碳负极补锂,之后NCM正极与补锂硬碳负极组成电化学体系进行充放电工作。
2、正极补锂
正极补锂材料可以直接在正极浆料的匀浆过程中添加,无需额外的工艺改进且成本较低, 因而更加适合现在的锂离子电池制造工艺,是最有前景的补锂技术。完美的正极补锂材料需满 足以下4点基本要求:
①正极补锂材料的不可逆脱锂 过程应处于正极的工作电压范围内,即其脱锂电位 低于正极材料的电压上限,嵌锂电位低于正极材料 的电压下限;
②补锂材料应展现出足够高的比能量和体积能量密度,通常不可逆容量大于350 mA·h/g 以满足高效的预锂化;
③正极补锂材料应与现在通 用的制作工艺和电池体系相兼容,在极片制作时与 NMP、黏结剂等不反应,在循环过程中与电解液 无不良副反应,首周循环后其分解产物不影响电池 循环;
④正极补锂材料具有良好的环境稳定性,在 空气或较干燥的环境下能够保持稳定。

如在首次充电过程中,Li2O 和Li2/3Mn1/3O5/6发生原位反应, Li2O 不可逆分解为 Li + 以及 O2,从而对电极进行预锂化,并通过提前 形成 SEI 膜来抵消首次的 Li + 损失,提高电池电化 学性能。