在當(dāng)今的能源行業(yè)，高性能的鋰離子電池（LIBs）成為了眾人矚目的焦點(diǎn)。然而，在電池組裝之前，如何有效去除ALL（一種雜質(zhì)）卻成為了一個(gè)至關(guān)重要的難題。這個(gè)過(guò)程既復(fù)雜又充滿挑戰(zhàn)，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注與深入探討。

預(yù)鋰化技術(shù)的重要性

預(yù)鋰化，作為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，顯得尤為重要。隨著新型負(fù)極材料逐步走向市場(chǎng)，為了迎合下一代鋰離子電池（LIBs）的發(fā)展，去除雜質(zhì)ALL的必要性日益凸顯。近年來(lái)，預(yù)鋰化技術(shù)成為了各國(guó)科研人員和企業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)。據(jù)悉，一些研發(fā)項(xiàng)目投入的資金已達(dá)百萬(wàn)級(jí)別，眾多科研團(tuán)隊(duì)紛紛加入這一領(lǐng)域。預(yù)鋰化技術(shù)對(duì)于提升高性能LIBs的性能至關(guān)重要，其重要性不言而喻。

預(yù)鋰化過(guò)程可以影響負(fù)極的狀態(tài)。在最初的幾個(gè)循環(huán)中，負(fù)極的初始ALL就會(huì)顯現(xiàn)，這時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)庫(kù)倫效率偏低的問(wèn)題。這會(huì)導(dǎo)致負(fù)極內(nèi)部積累較多的Li+，進(jìn)而減少可循環(huán)的Li+數(shù)量，從而直接損害了LIBs的性能。

負(fù)極表面SEI與容量衰減

在實(shí)際應(yīng)用LIBs的過(guò)程中，負(fù)極表面會(huì)形成SEI（固體電解質(zhì)界面膜），這一過(guò)程中會(huì)消耗可循環(huán)的Li+，導(dǎo)致首圈CE（庫(kù)侖效率）較低。這種現(xiàn)象容易導(dǎo)致電池容量迅速下降。眾多實(shí)驗(yàn)案例表明，SEI的形成會(huì)使電池的可用容量顯著減少，甚至可能在短時(shí)間內(nèi)使電池電量急劇減少。

針對(duì)這一問(wèn)題，一個(gè)可行的解決策略是向系統(tǒng)內(nèi)引入額外的鋰資源。實(shí)驗(yàn)人員采取此措施后，發(fā)現(xiàn)即便電極的可逆容量沒(méi)有變化，電池的比容量仍能恢復(fù)到理想水平。

HC-EM預(yù)鋰化策略

HC-EM這種預(yù)鋰化策略在實(shí)驗(yàn)室研究中應(yīng)用廣泛。該策略通過(guò)構(gòu)建半電池結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施，將計(jì)劃使用的負(fù)極材料充當(dāng)正極，而鋰金屬則作為負(fù)極材料。

它的優(yōu)點(diǎn)很明顯，主要在于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下的簡(jiǎn)化。實(shí)驗(yàn)人員能夠輕松地通過(guò)電流和預(yù)嵌鋰后的電壓終止來(lái)控制這個(gè)過(guò)程。這樣的策略在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)鋰化研究時(shí)，提供了一種既簡(jiǎn)單又實(shí)用的方法，有助于科學(xué)家們更有效地收集數(shù)據(jù)和深化研究。

化學(xué)方法預(yù)鋰化

近年來(lái)，化學(xué)方法在生成預(yù)嵌鋰材料用于負(fù)極方面的應(yīng)用不斷進(jìn)步。當(dāng)這些預(yù)嵌鋰材料與正極配合使用時(shí)，其預(yù)嵌鋰效果比電化學(xué)預(yù)嵌鋰策略下的產(chǎn)品更為穩(wěn)定。眾多企業(yè)紛紛嘗試將此化學(xué)方法融入自家的LIBs產(chǎn)品研發(fā)中，投入了大量的人力與物力資源，旨在提升LIBs的性能。

這一化學(xué)方法在預(yù)鋰化材料生產(chǎn)中展現(xiàn)出穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，這一特點(diǎn)為其在提升LIBs性能上帶來(lái)了更多可能性，有望推動(dòng)LIBs技術(shù)向更加可靠的方向發(fā)展。

正極中加入鋰源

研究人員在正極材料中加入鋰源方面付出了努力。比如，他們采用過(guò)度預(yù)嵌鋰的方法，這種正極在充電過(guò)程中能夠釋放出額外的Li+，這有助于降低首次充電時(shí)的初始ALL。但這種方法也有其問(wèn)題，比如預(yù)鋰化效率不高，而且過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)。此外，電極上的通孔還會(huì)增加電池的成本。而且，每個(gè)電極的嵌鋰程度并不均勻，需要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)平衡。不同批次的正極材料在進(jìn)行預(yù)鋰化操作時(shí)，效果可能會(huì)有明顯差異，這會(huì)影響到LIBs的品質(zhì)穩(wěn)定性。

電池內(nèi)部狀態(tài)因嵌鋰度不均而不穩(wěn)定，導(dǎo)致其在不同工作條件下性能波動(dòng)顯著，這已成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

不同預(yù)鋰化策略的比較與應(yīng)用

負(fù)極部分添加鋰源，其可控性極佳，對(duì)整個(gè)電池的能量密度并無(wú)不良影響，在實(shí)驗(yàn)室研究中非常適用。然而，鋰化負(fù)極及其材料對(duì)水非常敏感，這導(dǎo)致在制造過(guò)程中，組裝條件必須極其嚴(yán)格，使得其難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。相較之下，CM技術(shù)（一種預(yù)鋰化技術(shù)或材料）在其他策略中展現(xiàn)出更大的實(shí)際應(yīng)用潛力，但前提是必須解決預(yù)嵌鋰負(fù)極材料的化學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題。使用鋰箔進(jìn)行預(yù)嵌鋰，相較于SLMP（可能是一種鋰源材料），在制造電池時(shí)效率更高且更安全，同時(shí)，高表面積的鋰源還帶來(lái)了更高的預(yù)嵌鋰率。這些因素都極大地影響了不同預(yù)鋰化策略在實(shí)際應(yīng)用中的選擇。企業(yè)在選擇預(yù)鋰化策略時(shí)，必須綜合考慮成本、工藝難度以及產(chǎn)品性能需求等多方面因素。

關(guān)于LIBs預(yù)鋰化問(wèn)題的解決，你覺(jué)得是理論研究占據(jù)主導(dǎo)地位，還是實(shí)踐探索更為關(guān)鍵？不妨在評(píng)論區(qū)留下你的看法。若這篇文章對(duì)你有所助益，別忘了點(diǎn)贊并轉(zhuǎn)發(fā)分享。