中国粉体网讯 锂离子电池在化成过程中,负极SEI膜的形成会消耗大量活性锂,特别是在添加部分高容量硅基负极材料的情况下,导致电池首周库仑效率和电池容量低。活性锂的损失也是造成电池容量衰减的主要因素之一。补充活性锂是提高电池能量密度,提升寿命的有效手段。
补锂也叫“预锂化”,“预嵌锂”,是在电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子。通过预锂化对电极材料进行补锂,抵消不可逆锂损耗,以提高电池的总容量和能量密度。目前已报道的补锂的途径很多,主要是负极补锂和正极补锂两大类。
典型的正极补锂是在正极合浆过程中添加少量高容量材料,在充电过程中,Li+从高容量材料中脱出,补充首次充放电的不可逆容量损失。目前,作为正极补锂添加剂的材料主要有:富锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。
负极补锂即在负极中引入活性锂,用于补偿其因SEI膜生长引起的容量损失。相对于正极补锂,负极补锂通常采用金属锂进行补锂,其对能量密度和循环性能提升更为显著。负极补锂工艺主要有锂箔补锂、锂粉补锂、化学补锂、电化学锂化等,其中锂箔补锂、锂粉补锂较为成熟,是目前常用的补锂工艺。不过,由于金属锂粉的高反应活性,目前仍存在较大安全问题,因此,相对而言锂箔补锂工艺较为安全。
负极锂箔补锂是最有希望量产应用的方式之一,行业研究较多,能有效提升电池性能。但实际使用过程中也面临一些问题,例如,如何制备超薄锂箔以匹配倍率型电池的需求,如何解决高硅负极补锂时的产热问题,性能提升和成本的平衡问题。
什么是锂箔补锂呢?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。
上汽清陶能源科技有限公司经过多年积累,将补锂技术和固态技术相结合,应用于高镍-高硅电池、锰系正极电池和磷酸铁锂电池等,都取得了非常好的效果,电池能量密度和寿命得到明显改善。
针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题,中国粉体网将于2024年9月5-6日在常州举办第六届高比能固态电池关键材料技术大会。为致力于固态电池技术开发的企业,科研院校,以及电动车、储能、特种应用等终端企业提供信息交流的平台,开展产、学、研合作,共同推动行业发展。届时,上汽清陶能源科技有限公司副总工刘京亮将作题为《负极补锂技术在固态电池中的应用》的报告,报告主讲人将介绍清陶能源补锂和固态电池相结合的技术。
专家简介:
刘京亮,2012年北京科技大学硕士毕业;2016年加入上汽清陶能源科技有限公司,现任电芯研发副总工。
参考来源:
锂离子电池正负极补锂技术.锂电联盟会长
一文带你了解锂电池补锂技术!.新能源汽车产业动态
(中国粉体网编辑整理/苏简)
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