锂离子电池硅基阳极预锂化研究进展.docx

背景介绍fit基Vi极材料有着十倍于传统石墨负极材料的比容中，其实际性应用将有效提高全电池的能显密度，然而硅基负极材料在具有较大比容量的同时也存在笥体枳形变过大、首次库伦效率较低、导电性能较差等缺点.为改善硅基负极材料的电化学性能,人们提出预保化的方法,即在电极苜次循环之前使电极极片或是电极材料接触额外的锂源，使其预做锂,以减少对来自正极的锂高子的消疑，预理化技术可有效提鬲电池的首次库伦效率,有着广阔的应用前景.文章亮点Oi.综述r多种预埋化方法在硅基负股领域中的应用：02.对各种预例!化方法目前存在的问SS及发展前景进行了总结和展望，内容介绍1化学演11化化学预钥!化分为而湿焙烧的热化学预锂化与普通温度的预锋化“热化学预银化是将硅基材料与俾源高温焙烧，在高温条件卜蚀发化学反应，另一种为将金属锂溶解了有机溶剂中配的具有较强还原性的含锂溶液，再通过氧化还原反应将溶液中的锂离f转移到活性材料上，化学预锂化的概念是使用正丁基俚对战黑阳极进行预锂化.使狎.离子电池的不可逆容量略有下降02W4>vft<rXr<Wan.k0UM*.><iz三,h.*wa1.vM.<Q»V1mtMM<ayfMutRe<A*yla1.RBitMVCtx*<M>>.B.*an>>4o0mjM*aMft<*Mia3>-(MO*4mApm.lW44AtfX1*>>A9三>JIW½WI,914WV/Jj<，7flw*2yS4IX4f4,m.,d*O.U>aM33.MMfr4U*>.a.»j>Mv<*a'11”.a*wlr"d，Odi»*R"1电化学AHl化电化学Hi锂化，分为内部短路法与外部短路法，内部短路法是符阳极材料与金属锂箔直接接触进行欣馋化,金属锂化学电位较低,地箔与阳极材料接触时触发内部短路进行预悝化.内部短跖法预锂化可自发的形成锂硅合金，如下式所示因I自反应：4.41.iC-Si1.ic4Si(1)还弗反应：OSi4.41.i4.a-1.ijSi(2)H化反应：4.4IJ-4.4r*4.41.i(3)6三-n£F-4.4XO.Ix%50<)三-42Wgl(4)其中SC为总反应的吉布斯自由能;£为总反应势/为法拉第IMt,设£杓为0.1Ve3/加试剂化研究人员将硅与金属悝直接加热.在高温下发生合金化反府制备/悝硅合金纳米颗粒(1.kSi),具有较低的辄化还原电位和超Ai的比容盘,可作为阳极材料口接使用，也可作为预锂添加剂,且作为预锂添加剂使用时不引入其他物质，不会引起能累密度的降低.但由于1.is具较高的反应活性，暴褊于空气环境中容址会急刷削减，制备与保存过程都需要在无水环境中进行.为实现1.iS的实际性应用最重要的是提高1.iS的超定性.H4j©电第u.,xko4rv<*H>>Rwnn*,：r.HManawn«普3M伶M档及i4fM<9)氏/“，o11次>mItH电小:，MM*Wt4>的W量MH给««%4一j»«MUWfr<r1<l*1(M<*Wt.MVwMr4rwUwwv621«irfk*te>'«c.hrwc*Art%49anIJwdMMM<11*iXKFM<nM,«tw*r.UrrPSd%XjfMm“1W%MMM：3RQ÷一，JyY*：1MlJTWa定金JIM粒(S1.MP)柩定金属锂粉（S1.MP）预锂化是目前最常用的预锂化方法，金属锂的比容班为3860mAhg.具有超而的预锲容诉。S1.MP目前主要由烙融分散和液滴乳化技术制备，由外部1.i2CO3保护层内部金属悝组成.1.i?CO，微溶于水.空气中不潮解,能起到较好的保护作用目的主要将S1.MP分散于阳极上并加压活化,S1.MP预锂化只需要在添加锂粉之前计算好添加预锂后无需消除残留物质，简化了预锂步骤，这时实际生产来说更具.意义。5.(»京347VGA:复介MN的n备c*4,h4M喙*比7W传杵化力:第2*电由fV*,不X体段轲解ItfMf化so%行次用枪薪率第求0金6，死灰11善】.£1“。/年京0会国仲附；U$3传怫化R次"Qi®"'*92Z，三IK态发空气Q.”，*露M*心Hl化石,电“比鹏/4131刑心.61&倚，化-<cGrttt¾n,*1Ht(St.fVrvMtoK-«，M<1-SO<:CnV*“<<4u*rm4>U</4W<VCIlrdMdirdMAOmifUMMF<>s<.ln*lUJ<*e<t>4e浦uc(。50mMUfWMSHrrnMH5*m>4<04-Sb,Mtil尸,41：，.(IXkrr"*Ul<r2c4.7.r%IihyFmZZf.T”“ISIli必-JMUnm<rrd.Ao>m1V45fce-*bianUMdmk<nrluVr>UbuM<4en0mMaal'*;k.H(*l。IMrRr"<11r<unedV3*44Im>mMWCtvwr1小”ail总结与展经过去的几年中，预锂化技术己经成为补偿高容用电极活性锂损失的最常用方法。为推动预锂化工艺的实际性发展，除了兼顾预锂化工艺与现有电池制品工艺的兼容性与可拓展性之外，还需提高对预锂化安全性的关注，需进一步对这些预俚化方法进行优化，以验丽其工业化的可能性。预抑化处理后对电极的性能带来了更杂的影响，为进步推动预理化技术的发展，应在如下方面提起无视；预锂化之后材料表面存有戒锂以及其他情性物防.可能会引起副反应：需对SEl膜的形成条件进行探索：应进一步加强对预抑反应机理的研究：应更好的优化预钾化过程，以控制形成的SEI原的质量和不可逆的硅酸锂的形成条件：应捽制预锂化后新增的相在电报材料中的均匀性：应开发与假埋化工艺相兼容的粘结剂，战少预锂化玳粘结剂失效带来的影响。预锂化技术可补偿电极材料布首次循环过程中造成的寿损失,并大幅度提高电池的能心依度,因此大容房的徒基阳极具有光明的前盘，但要实现续她阳极的实际性应用，仍需众多科研人员不断努力。