一文带您了解锂离子电池中的预锂化技术！

能量密度的提升是目前锂离子电池性能研究的重点方向之一，开发新型高比容量的正负极材料是解决这一问题的有效途径。但由于其首次库伦效率低､循环稳定性差，影响了这些新材料的推广应用。电极的预锂化技术则提供了一种高性价比的解决方案，具备短期内工程化的可行性。

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什么是预锂化？

预锂化就是在电池正式充/放电循环之前在电极材料中添加少许锂源，用来弥补电池充/放电反应过程中的锂消耗。

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预锂化的好处

1.弥补了SEI消耗的锂源，电池首效将会提高，电池使用过程中的能量密度将会提高。
2.预锂化可提前生成SEI，通过人为调控SEI，可减少电解液的消耗。
3.对于Si负极，其在循环过程中体积变化剧烈，预锂化能够让电极提前发生体积膨胀，避免后续循环过程中Si材料结构的坍塌。
4.预锂化后可降低电池内阻。
5.预锂化后可提高锂电池的贮存寿命。

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“预锂化”的意义

“预锂化”（也被称为“预嵌锂”)描述的是在锂离子电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子。在一般的锂离子电池中，容量的存储和释放基于Li+在电极材料中的可逆嵌入-脱出，并且负极所需的Li+一般来源于正极。在初始充电过程中，会损失一定量的活性锂，这主要是由于在负极形成了固体电解质界面(SEI)，因此保留的锂含量在后期循环过程中会减少。特别是由于SEI膜的形成，高容量负极的初始库仑效率较低。此外，由于SEI层的反复生长/破坏，剧烈的体积变动会消耗大量的锂，也会导致活性材料结构的塌陷。锂离子电池负极预锂化作用示意图负极失去的活性锂含量可以通过预锂化技术得到补偿，这进一步保证了更高的能量密度。除了提高效率､补充活性锂的损失外，预锂化技术对于电池电化学性能的改善还有很多其他的好处：（1）预锂化之后的电极降低了电池的内部阻抗，因而比未预锂化的电极具有更优异的倍率性能。（2）对于循环过程中体积变化大的材料(如Si)，预锂化能够使得电极提前发生体积膨胀，因而避免了在电池后续循环充放电过程中电极结构的塌坏和电极材料的脱落，有助于显著提高电池的循环性能。（3）预锂化处理提前导致SEI膜的产生，通过人为调控形成更为稳定的SEI膜，有助于减少电解液的消耗，提高电化学性能。

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负极预锂化技术

负极预锂化的设计思路主要是通过在负极材料中预存一定量的活性锂，用来补偿SEI膜形成和其他副反应造成的不可逆锂损失，确保正极材料释放和电解液中的活性锂用于电荷传输。负极常见的方式是直接对负极补锂，如锂箔补锂､锂粉补锂等，都是目前重点发展的预锂化工艺。负极预锂化主要技术路线分为：掺混补锂(锂粉补锂､硅化锂粉等)､接触补锂(锂箔补锂等)､电化学补锂和化学补锂。负极预锂化技术分类及简介

从工程化开发和商业化进展情况来看，目前直接从事接触和掺混负极补锂相关材料､设备生产和补锂工艺研究的厂家较多，技术成熟度相对较高。但目前影响接触和掺混负极补锂工程化进展的最主要问题是金属锂的不稳定性､生产过程中和大规模储运潜在的安全隐患。另外，金属锂与常规电解液､粘结剂也会发生反应，与现有的热处理工序也不兼容，这就使得金属锂相关的负极补锂工艺实际应用过程中除了需要对生产线进行环境控制改造，还要开发新型的溶剂､电解质､粘结剂等材料，采购费用较高的专用补锂设备，并对现有的生产工艺进行调整。这些实际的工程应用问题极大地限制了其转入量产和推广。