讲述主要的预锂化方法
来源：宝鄂实业
2020-02-08 15:19
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告诉大家预锂的主要方法，而我只见过一种，就是负极喷雾法锂粉法。
1. 预转换负极
我们可以把负电极变成一个单一的形式，然后组装它与正极后，负极形成SEI膜。这样可以避免锂离子在正极中的损耗，并且可以大大提高电池的第一效率和容量，如图所示:
阴极板和锂板浸泡在电解液中，通过外部电路连接充电。这就保证了在形成过程中消耗的锂离子来自于锂金属薄片，而不是正极。负极板成形后，将再次与正极板组装。电池不需要重新形成，所以正极的锂离子不会因为负极形成的SEI膜而丢失，容量会显著增加。
这种预锂法的优点是可以最大限度地模拟正规化过程，保证SEI膜的形成效果与全电池的形成效果相似。然而，这两种工艺操作起来都很困难:负极预成形和正负极组装。
2、负极喷锂粉法
由于单靠负极片难以形成锂的补充，人们想到了直接在负极片上喷涂锂粉的方法。首先，需要制备稳定的金属锂粉末颗粒。粒子的内层为金属锂，外层为具有良好导电性能的锂离子和电子的保护层。在制备预锂的过程中，首先将锂粉分散在有机溶剂中，然后将分散物喷在负极板上，再将残留在负极板上的有机溶剂烘干，得到负极板。后续装配工作与正常流程一致。
在转化时，喷在负极上的锂粉会被消耗，形成SEI膜，从而最大限度地保留正极上的锂离子，提高整个电池的容量。
下图为阳极硅合金与阳极锂钴酸电池效率对比图。可以看出，在阳极预锂之后，效率得到了第一次显著的提高:
该方法的缺点是安全性难以保证，改造材料和设备的成本高。
3.负三层电极法
由于设备和工艺的限制，单纯对预锂进行高成本的改造并不是电池厂的优先选择。如果能以熟悉的方式完成预锂，将大大提高普及程度。以下三层电极法，使电池厂的操作更容易。三层电极法的核心是铜箔的加工。铜箔的原理图如下:
与普通的铜箔相比，三层电极法的铜箔上涂有后期形成所需的锂金属粉末。为了防止锂粉与空气发生反应，在锂粉上加了一层保护层。该负极直接施加于该保护层上。单层电极组装后整体示意图如下:
当电池被注入时，保护层将溶解在电解液中，从而使金属锂与负极接触。形成SEI膜时消耗的锂离子由锂金属粉末补充。电极充电后显示如下:这个方法没有严格要求电池工厂的加工条件,但稳定的防护层的位置极单绕组,轧制和削减是一个伟大的挑战,电极材料的研究和开发,也很难保证负电极材料的粘结金属锂粉末后变成了,消失了。
4. 正极富锂材料法
任何一个在公司工作过的人一定都经历过在实验室里把东西放大有多么困难。设备改造成本、材料的批量投入成本、加工环境的控制成本等，都可能成为新技术无法推广的致命伤。对于锂电池这一过程，设备已经基本成熟
正极锂离子法可以简单地理解为，当正极锂离子被转化为正极锂离子时，正极锂离子的释放量是正极锂离子释放量的几倍。当第一个负极的影响低于正极,会有太多的锂离子在负极,损失将导致有效空间不能underfilled正极的锂离子放电后,导致的浪费空间嵌入锂正极。如果少量的高克容量li-rich材料添加到正极,它不仅可以提供更多的锂离子的形成SEI膜的转换,也避免了再次担心li-rich材料不能嵌入锂放电的时候(因为所有提供的锂离子li-rich材料消耗的转换)。
上述各种预锂方法针对的是负极第一效应低于正极第一效应的全电池。经过预锂后的全电池，最高的第一效率只能达到正极材料的半电池的水平。但是，对于正极一次效应较低的电池，上述方法基本没用，因为整个电池的一次效应受到正电荷的限制，没有足够的锂嵌入空间。即使加上外部锂，正极也无法嵌入，所以没有效果。
