什么是锂电池预锂化?锂电池预锂化的技术讲解-瑞达国际集团

什么是锂电池预锂化?锂电池预锂化的技术讲解

　　预锂化的重要方法

　　1、负极提前化成法

　　让负极单独化成，待负极形成SEI膜后再与正极装配，防止化成对正极锂离子的损耗，并大幅提升全电池的首次效率及容量。这种预锂化方法的优点是可以最大限度的模拟正常化成流程，同时保证SEI膜的形成效果与锂离子电池相近，但是负极片的提前化成和正负极片的装配这两个工序，操作难度过大。

　　2、负极喷涂锂粉法

　　制作出一种稳定的金属锂粉末颗粒，颗粒的内层为金属锂，外层为具有良好锂离子导通率和电子导通率的保护层;预锂化过程中，先将锂粉分散在有机溶剂中，然后将分散体喷涂在负极片上，接着将负极片上的残留有机溶剂干燥，这样就得到了完成预锂化的负极片。

　　化成时，喷涂在负极上的锂粉会消耗于SEI膜的形成，从而最大限度的保留从正极脱嵌的锂离子，提高锂离子电池的容量，采用这种预锂化方法的缺点是安全性较难保证，材料及设备改造成本较高。

　　3、负极三层电极法

　　与正常铜箔相比，三层电极法的铜箔被涂上了后期化成所要的金属锂粉，为了保护锂粉不与空气反应，又涂上了一层保护层;负极则直接涂在保护层上。

　　当电芯完成注液后，保护层会溶解于电解液中，从而让金属锂与负极接触，化成时形成SEI膜所消耗的锂离子由金属锂粉补充，这种方法对锂离子电池厂加工条件没有苛刻要求，但是保护层在极片收放卷、辊压、裁切等工位的稳定性是对电极材料研发的很大挑战，金属锂粉化成消失后负极材料粘结性的保证也颇有难度。

　　4，正极富锂材料法

　　当负极首效低于正极时，化成时就会有太多的锂离子损耗于负极，造成放电后正极有效空间无法被锂离子欠满，形成正极嵌锂空间的浪费;假如在正极中加入少量的高克容量富锂化材料，这样既可以为化成时SEI膜的形成供应更多的锂离子，也不用担心放电时富锂化材料无法再次嵌锂。

　　二、锂离子电池预锂化技术

　　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;此外，还有利用硅化锂粉和电解锂盐水溶液来进行预锂化的技术。

　　1、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。

　　2、稳定化锂金属粉末(SLMP)

　　与在合浆过程中加入相比，SLMP直接加载到干燥的负极表面更简单易行。使用SLMP对硅-碳纳米管负极进行预锂化，将质量分数为3%的SLMP/甲苯溶液滴在硅-碳纳米管负极表面，待甲苯溶剂挥发后，进行压片、激活，预锂化后，负极的首次不可逆容量减少了20%～40%。

　　3、硅化锂粉

　　纳米硅化锂粉的尺寸很小，更加有利于在负极中的分散;此外，其已处于膨胀状态，循环过程中的体积变化不会对整个电极的结构造成影响。

　　4、电解锂盐水溶液进行补锂

　　通过在电解池中电解Li2SO4水溶液来对硅进行补锂，牺牲电极为浸入Li2SO4中的铜线，无论是使用锂箔、SLMP还是硅化锂粉来补锂，都要涉及金属锂的使用。金属锂价格高、活性大，操作困难，储存与运输要高额的费用用于保护。

　　随着锂离子电池材料研究的深入、制造水平的提升以及市场对电池性能要求的提高,通过传统更换电极材料、开发新的电解液的思路来提升锂离子电池性能已经非常有限。预锂化技术的出现为锂离子电池性能提升,特别是在改善不可逆容量损失,提升能量密度方面给出了一条有效的解决方法,为锂离子电池技术的发展注入了新的活力。