在鋰離子電池制造過程中，普遍存在一個問題：電池首次充電過程中，有機電解液在石墨等負極材料的表面進行還原分解，形成一層固態電解質界面膜（SEI），而這個SEI膜的形成會造成正極中鋰的消耗，這個過程是不可逆轉的，同時SEI膜的形成及消耗都需要消耗正極中的鋰，造成了首次循環的庫倫效率偏低，降低了鋰離子電池的容量及能量密度。

因此，在鋰離子電池工作之前，向電芯中摻入犧牲性添加劑等預鋰化（也就是“補鋰”）技術路線應運而生。通過在鋰離子電池工作之前向電極材料中添加少量的鋰源，來彌補電池充放電過程中消耗的鋰，從而提高電池的容量和能量密度。

（A）首次容量衰減對電池循環容量影響的示意圖；（B）補鋰技術提高電池循環容量的示意圖

預鋰化技術的作用

當前的預鋰化技術主要分為正極補鋰和負極補鋰。

負極補鋰的方式包括鋰箔補鋰、鋰粉補鋰、硅化鋰粉補鋰和電解鋰鹽水溶液補鋰等。目前負極補鋰仍然受限于電池制造工藝上的幾大難題：金屬鋰的使用與生產環境、常規溶劑、粘結劑以及熱處理過程等不兼容，使得負極的補鋰之路荊棘叢生。不過，目前石墨負極比容量已接近極限，比容量為石墨10倍的硅材料已逐漸推廣應用，高端動力電池尤其是以硅基作為負極的動力電池，在使用時容易出現大體積形變導致SEI膜的破壞和重復生成，導致首次庫倫效率的降低和活性鋰離子的損耗，這種損耗遠高于石墨負極，因此補鋰成為必然。

與難度大、高投入的負極補鋰相比，正極補鋰簡便得多：典型的正極補鋰是在正極合漿過程中添加少量高容量材料，在充電過程中，Li⁺從高容量材料中脫出，補充首次充放電的不可逆容量損失。正極補鋰因高安全性、無需改變現有電池生產工藝而最具有工業應用前景。目前，作為正極補鋰添加劑的材料主要有：富鋰化合物、基于轉化反應的納米復合材料和二元鋰化合物等。

常見的預鋰化方式

高容量需求推動下，國內廠商紛紛布局預鋰化技術，補鋰劑搭配材料體系的工業化已紛紛在推動量產，例如隨著新工藝和新技術的推動，鵬輝能源的預鋰化鋰離子電池目前可以實現低成本批量化生產。

在即將到來的2022年11月24-26日與珠海舉辦的“2022年全國新能源粉體材料暨增效輔材創新發展論壇（第二屆）”，粉體圈邀請了廣州鵬輝能源科技股份有限公司的研究員副院長張貴萍博士，現場分享報告“預鋰化鋰離子電池先進技術與發展趨勢”，報告將介紹鵬輝能源開發的預鋰化鋰離子電池試驗情況及其優勢和應用前景。目前其開發的預鋰化硅氧材料，可以使用水系粘合劑制漿涂布。在正極材料通過預鋰化工藝可以提高正極材料的克容量10mAh，對磷酸鐵鋰體系能量密度提升具有重要作用。如果您對相關內容感興趣，請千萬不要錯過！

報告人簡介

張貴萍，博士學位，教授級高工，申請了國內外專利80多項，發表論文二十多篇，參與完成多項國家標準制定，完成多項重大軍工項目，研制并批量生產了高能量密度鋰離子電池(350Wh/kg)以及低成本鈉離子電池。

珠海新能源論壇會務組

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