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鋰電池預鋰化技術是個難題,搞懂這些補鋰方法很重要

來源:鋰電聯盟會長 作者/朱亮 等
為了解決這個問題,人們研究了預鋰化技術。通過預鋰化對電極材料進行補鋰,抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗,以提高電池的總容量和能量密度。
負極補鋰技術常見的預鋰化方式是負極補鋰,如鋰箔補鋰、鋰粉補鋰等,都是目前重點發展的預鋰化工藝。
鋰箔補鋰
鋰箔補鋰是利用自放電機理進行補鋰的技術。金屬鋰的電位在所有電極材料中最低,由於電勢差的存在,當負極材料與金屬鋰箔接觸時,電子自發地向負極移動,伴隨著Li+在負極的嵌入。
在生長於不鏽鋼基底的矽納米線負極上滴加電解液,再與鋰金屬箔直接接觸,進行補鋰。對補鋰後的負極進行半電池測試,發現: 未補鋰的開路電壓為1.55V,在0.01~1.00V首次0.1C放電的嵌鋰比容量為3800mAh/g; 補鋰後的矽納米線開路電壓為0.25V,首次嵌鋰比容量為1600mAh/g。
將錫碳負極與被電解液浸潤的鋰箔直接接觸180min,進行補鋰。用半電池測試,補鋰後錫碳的不可逆比容量由680mAh/g減少到65mAh/g。將該負極構成全電池,1.0C倍率在3.1~4.8V下測試的ICE接近100% ,且循環穩定,倍率性能較好。
盡管與鋰箔直接接觸,可以實現負極預鋰化,但預鋰化的程度不易精確控製。不充分的鋰化,不能充分提高 ICE; 而補鋰過度,可能會在負極表麵形成金屬鋰鍍層。
Z. Y. Cao等對鋰箔補鋰的安全性進行了改善,設計的活性材料/聚合物/鋰金屬三層結構負極可在環境空氣中穩定30~60min,足夠負極進行加工。三層結構分別為: 在銅箔上通過電化學沉積的金屬鋰層,對鋰層進行包覆聚甲基丙烯酸甲酯保護層以及活性材料層。

 

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