“预锂化”突破！新工艺可使锂电池寿命延长44%

“预锂化”突破！新工艺可使锂电池寿命延长44%

2023-08-13 08:36 浏览:470

据报道，高性能硅电池可以彻底改变能源存储的潜力，这对于实现气候目标和充分发挥电动汽车的潜力至关重要。然而，硅负极中锂离子的持续损失是下一代锂离子电池发展的重大障碍。

众所周知，锂离子电池在第一次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面被还原分解，形成固体电解质相界面（SEI）膜，永久保存。从正极消耗大量的锂，导致第一次循环的库仑效率（ICE）。）较低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。为了解决这个问题，人们研究了“预锂化”技术。

“预锂化”（又称“预插锂”、“补锂”）是指在锂离子电池工作之前，向电池内部添加锂，补充锂离子。通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消SEI膜形成造成的不可逆锂损失，从而提高电池的总容量和能量密度。

最近，美国莱斯大学 R. Brown 工程学院的科学家开发了一种易于扩展的方法来优化预锂化，这是一种有助于减少锂损失的过程，通过在硅阳极上涂覆稳定的锂金属颗粒 (SLMP)，提高电池的循环寿命。

莱斯大学化学和生物分子实验室的工程师丽莎发现，在阳极上喷洒颗粒和表面活性剂的混合物可以使电池寿命延长22%至44%。

“预锂化是一种旨在补偿硅中通常发生的锂损失的策略。你可以将其视为表面上的底漆，就像当你粉刷墙壁时，需要先涂底漆来保护“表面。确保油漆粘住。预锂化使我们能够对阳极进行‘预充电’，从而使电池更稳定、更长的循环寿命，”他说。

虽然这些颗粒和预锂化并不新鲜，但实验室能够以一种可以轻松集成到现有电池生产工艺中的方式优化工艺。最新研究成果近日发表在《ACS 》杂志上。

研究人员还表示，“我们开发的新工艺的一个方面是使用表面活性剂来帮助分散颗粒。它可以使颗粒均匀分散。因此它们不会聚集到电池内部的不同位置，而是可以平均分配，”

他们解释说，将颗粒与不含表面活性剂的溶剂混合不会产生均匀的涂层。与其他方法相比，在阳极上喷涂可以实现更均匀的分布。

“喷涂方法适合大规模生产，”他们补充道。