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负极预锂化的方法介绍

2023.3.29

1) 稳定的金属锂粉末用作预锂化试剂

金属锂是一种很有前途的预锂化试剂,其比容量高达3860mAh/g,预锂化后无残留。

例如FMC公司开发的稳定锂金属粉(SLMP)比锂金属粉更稳定;由于表面钝化膜的存在,该钝化膜已被广泛研究用于预锂化。SLMP具有3623 mAh/g的预锂化能力,可以有效地预锂化碳和硅负极。与锂箔相比,金属锂粉作为预锂化试剂更容易控制预锂化程度,但由 于 其 化 学 反 应 活 性 较 高,实 际 操 作 难 度 较 大。

2) 锂合金化合物用作预锂化试剂

锂合金化合物具有较低的氧化还原反应电位和较高的预锂化能力,也可作为负极预锂化试剂。这些添加剂有LixSi@Li2O、人工包覆 LixSi、LixSi/Li2O复合材料等。锂合金化合物通常具有较高的化学反应活性,因此它们在空气中不稳定,与目前的电池制造工艺不兼容。故提高锂合金化合物的化学稳定性是使其成为理想预锂化试剂的关键。


3)化学预锂化

化学预锂化是指利用具有强还原强度的含锂试剂,通过氧化还原反应将活性锂转移到负极材料上。例如:1,2-二甲氧基乙烷(DME)或四氢呋喃(THF)溶剂中使用金属锂和萘(Li-Naph)进行负极化学预锂化。但是DME,THF这类化学预锂化试剂具有较高的可燃性,导致电池制造过程中存在隐患。


4)电化学预锂化

电化学预锂化是在电解液存在的情况下,负极与金属锂发生电化学反应的简单过程,类似于电池的负极锂化过程。

报道的有金属锂和负极之间插入电阻缓冲层(RBL)来优化预锂化的方法,调整预锂化的速率和均匀性。在聚合物薄膜(石墨(或硅)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/锂三层结构)的保护下,金属锂预先沉积在集电极上。

然而,电化学预锂化后的负极化学反应性高,不能稳定地储存在空气中,这就要求剩余的电池制造过程必须在惰性气体条件下进行,限制了其实际应用。


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