很多年前,面试的时候,
“之前做过补锂相关方面的研究吗?”
“做过负极补锂的,验证效果不错。”
…………
纽扣电池、超厚负极极片、直接贴一块超薄锂片(或者Al-Li-Al的三层结构)、滴加电解液、组装、静置即可,这就是那段可怜的补锂经历。
也发生了一件我现在也理解不了的事情,超厚LFP正极极片贴合一块锂片,浸泡在电解液中,锂片会消失

其实,电池补锂,是一门纯纯的技术活儿……
 

补锂,官方术语-预锂化,其作用可以分为两个方向。
一是补偿首次循环过程中出现的不可避免活性物质锂损失,从而保持其能量密度的有效策略。
二是可以通过电芯设计的配合,在正极、负极或者其他区域设置“富余锂”,用于补偿循环过程中的活性锂消耗,改善循环寿命。
补锂方案,可以有正极补锂、负极补锂、第三电极补锂等。
①正极补锂
一般是将富锂材料(比容量大于250mAh/g)掺混在电极中或者涂覆在电极表面,包括LNO、LFO、富锂锰基材料、LCO、Li2O/M、Li2O2、Li3N等。单纯从锂角度来看的话,比容量越高的材料意味着成本会越高,贵于三元材料,远超铁锂。
现在比较成熟的有LNO和富锂锰基材料,补锂容量适中,补锂均匀性好,与现有电池工艺的兼容性稍好,一般在目前宣传循环寿命大于12000周的LFP储能电池中有所运用,但是带来电芯成本的上浮,并不是所有客户都能接受的。
另外的新型补锂剂几乎都存在动力学性能差,分解电压高,大量产气,空气不稳定等问题。通过掺杂/包覆等形式优化了动力学,分解电位降低了,可逆性能就可能又变好了,反而不适用于补锂了。
②负极补锂
包括金属锂粉直接参与浆料匀浆或者喷涂在极片表面、压延金属锂箔辊压在电极表面、基于还原化学处理的溶液化学预锂化等。
负极补锂具有一定的危险性,使用锂粉方案最甚。不论是微米级锂粉还是微米级锂箔,补锂均匀性都较差,接触反应,锂离子存在由远及近的传输过程,反应过程不易控制,成本贵等。溶液预锂,可以保证反应的均匀性,但是补锂量较少,需要使用Li-萘(0.37V)、Li-联苯(0.33V)类物质,并不安全,工艺复杂。
③第三电极补锂
设置补锂源,通过第三电极,实现定向补锂。
例如,多孔的金属锂箔藏于两层隔膜中间,可补正、可补负;金属锂箔设置在极芯内侧、外侧等(极片所使用的集流体需是多孔集流体),时间长,效率低;先组装电池进行部分充电再拆解电池,效果最优,但是也存在工艺复杂的问题等。

也许,某些方案技术上可行,但是现在是需要考虑成本上可行的时候。
 

 
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作者 808, ab

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