北京大学潘锋&杨卢奕团队&深圳贝特瑞Carbon Energy：全面概述电池预锂化技术在实际应用的进展和挑战

Practical evaluation of prelithiation strategies for next-generation lithium-ion batteries

Shiming Chen, Zhen Wang, Meng Zhang*, Xiaoze Shi, Lu Wang, Weifeng An, Zikun Li*, Feng Pan*, Luyi Yang*

Carbon Energy

DOI：10.1002/cey2.323

研究背景

随着电动汽车、电网储能以及便携式电子设备等领域的快速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。然而，初始充放电过程中电极表面固态电解质界面膜的形成和循环过程中一些不可逆副反应的发生消耗了相当数量活性锂，导致全电池的整体能量密度下降。预锂化技术可以为电池提供额外的活性锂，有效地补偿全电池的能量密度，并提高全电池的循环稳定性。目前，各种报道的预锂化方法（包括添加剂预锂化、含锂化合物直接接触，电化学预锂化以及含锂络合物溶液法等）都可以有效地实现活性锂的补偿，但是它们在实际商业化应用中的差异性很大，这对于大规模的产业化是一个巨大的挑战。

主要内容

北京大学潘锋/杨卢奕团队&深圳贝特瑞新能源技术研究院根据商业电池在制造过程中的工业步骤，将各种预锂化方法划分到材料合成、浆料调配、电极制备、电池装配四个过程，系统地总结了各种预锂化方法的工作原理，并全面评估了各种预锂化方法的优缺点，指出不同预锂化方法实现工业化生产所需要解决的问题，为未来商业化预锂化策略的开发提供指导。此外，还为后续电池预锂化技术的潜在研究方向提出了新的见解。该成果以“Practical evaluation of prelithiation strategies for next-generation lithium-ion batteries”为题发表在Carbon Energy 上。

图1：各种预锂化方法在电池制造步骤的示意图

图2 ：各种预锂化方法的评价指标雷达图

本文要点

1、本文从商业电池的制备步骤出发，将不同的预锂化方法进行分类，并从热力学和动力学的角度详细地分析了各种预锂化方法的工作原理，提出其未来的改进思路和研究方向。

2、本文重点介绍了电池制备的各个阶段预锂化方法，总结和整理了各种预锂化方法的优缺点，并指出它们在工业化应用中所面临的问题。

3、本文从补偿锂的精准度、使用成本、方法简单性、预锂化均匀性、预锂化能力、方法安全性六个角度对各种预锂化方法进行了全方面评估，并指出有必要通过原位表征的手段去探究锂化过程中的物理化学变化（如锂的沉积、溶解和相转换)。

相关论文信息

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论文标题：

Practical evaluation of prelithiation strategies for next-generation lithium-ion batteries

论文网址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.323

DOI:10.1002/cey2.323

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编辑 | 熊可心

初审 | 潘小丫

终审 | 李娟

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