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  • 發布時間:2023-03-29 12:52 原文鏈接: 什么是鋰電池“補鋰”?

    補鋰就是預鋰化技術。

    這是因為,采用硅負極后,首次庫倫效率低的問題就比較突出。就是由于硅的膨脹比較大,這讓硅表面的SEI膜(固體電解質界面膜)始終處于“破壞-重構”的動態過程中,最終導致SEI膜厚度持續增加,界面阻抗升高,活性物質消耗,致使容量衰減,首效降低。

    而這種首次充電時的大量鋰損耗,是不可逆的。為了保障電池的容量,就需要把損失的鋰補回來,這種技術就是預鋰,目的是延長鋰電池的循環壽命。

    那么,石墨負極和硅負極首次充放電的鋰損耗各是多少呢?通過研究發現,現有的石墨材料有5~10%的首次不可逆鋰損耗,而對于高容量負極材料,首次鋰損耗甚至更高。而硅材料的不可逆鋰損耗達15~35%。所以,摻硅和補鋰同時進行就成為必然。

    說到補鋰技術,則又分為正極補鋰和負極補鋰。不過,根據業內專家的說法,目前企業采用負極補鋰技術的較多。方法大致有通過電化學預鋰化、直接接觸短路法這樣簡單有效的方式。不過這對環境的要求高,如無氧、無水、干燥環境等,是大規模應用的難點所在。

    此外,還有一種采用金屬鋰粉進行預鋰化的方法,也是目前商業化最有效、最直接的方法。不過,這種工藝對于生產環境的要求非常之高,需要研發密閉的混漿設備,而且要避免高速攪拌帶來電極材料、導電劑等燃燒的安全隱患。

    可以這么說,預鋰化的產業化難度極大。難點在于,就像國軒高科工程研究總院常務副院長徐興無說的,“鋰金屬是最活潑的金屬之一,空氣中的微量水分,都可能引發鋰金屬的燃燒甚至爆炸。所以,業內對于預鋰技術多停留在實驗室階段。”

    當然,由于預鋰化的好處是顯而易見的,目前包括寧德時代、國軒高科、萬向一二三、微宏動力、天津巴莫等企業也都在積極布局,尋求突破。

    從申請ZL上來看,目前寧德時代在這一領域的ZL數量最多,智己汽車搭載的“摻硅補鋰”電池正是來自寧德時代。此外,還有國軒高科表示其自研的預鋰化技術,已經能夠真正進行大規模的生產應用,在這一技術上有了重大突破。這種你爭我奪的態勢,應該會成為一種常態。


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