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锂电池预锂化技术是个难题,搞懂这些补锂方法很重要

来源:锂电联盟会长 作者/朱亮 等
为了解决这个问题,人们研究了预锂化技术。通过预锂化对电极材料进行补锂,抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗,以提高电池的总容量和能量密度。
负极补锂技术常见的预锂化方式是负极补锂,如锂箔补锂、锂粉补锂等,都是目前重点发展的预锂化工艺。
锂箔补锂
锂箔补锂是利用自放电机理进行补锂的技术。金属锂的电位在所有电极材料中最低,由于电势差的存在,当负极材料与金属锂箔接触时,电子自发地向负极移动,伴随着Li+在负极的嵌入。
在生长于不锈钢基底的硅纳米线负极上滴加电解液,再与锂金属箔直接接触,进行补锂。对补锂后的负极进行半电池测试,发现: 未补锂的开路电压为1.55V,在0.01~1.00V首次0.1C放电的嵌锂比容量为3800mAh/g; 补锂后的硅纳米线开路电压为0.25V,首次嵌锂比容量为1600mAh/g。
将锡碳负极与被电解液浸润的锂箔直接接触180min,进行补锂。用半电池测试,补锂后锡碳的不可逆比容量由680mAh/g减少到65mAh/g。将该负极构成全电池,1.0C倍率在3.1~4.8V下测试的ICE接近100% ,且循环稳定,倍率性能较好。
尽管与锂箔直接接触,可以实现负极预锂化,但预锂化的程度不易精确控制。不充分的锂化,不能充分提高 ICE; 而补锂过度,可能会在负极表面形成金属锂镀层。
Z. Y. Cao等对锂箔补锂的安全性进行了改善,设计的活性材料/聚合物/锂金属三层结构负极可在环境空气中稳定30~60min,足够负极进行加工。三层结构分别为: 在铜箔上通过电化学沉积的金属锂层,对锂层进行包覆聚甲基丙烯酸甲酯保护层以及活性材料层。

 

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