预锂化技术及其在高比能硅负极中的应用

摘要

开发具有高能量密度、高安全性和长循环寿命的锂离子电池成为当今储能领域的研究热点,高容量合金及转换反应材料引起了广泛的关注,主要包括硅基、锡基、金属氧化物等.与锂离子嵌入反应负极材料不同,在充放电过程中,这类材料存在较大的首次不可逆容量损失.首次不可逆容量损失消耗了大量的电解液和正极材料中脱出的锂离子,导致较低的库仑效率.锂的损失降低了电池的能量密度和循环寿命,从而严重制约了此类材料在高比能锂离子电池中的应用.预锂化技术为解决不可逆容量损失、提高库仑效率提供了有效的解决方案.本文重点综述了高容量合金和转换反应负极材料首次不可逆容量形成的原因以及近年来预锂化技术的最新研究进展,预锂化技术主要包括物理混合、稳定的金属锂粉、电化学预锂化、接触短路反应、化学预锂化以及新发展的预锂化添加材料等,并进一步总结了预锂化在基于高容量硅基负极的锂离子电池以及锂硫电池中的应用.系统分析预锂化技术的最新进展可为其它储能系统(离子电容器、钠离子电池、钾离子电池、锂空气电池等)的进一步发展提供科学参考和理论指导.