解决补锂问题的正确姿势是什么

补锂这个话题已经是老生常谈了，前面我们已经将目前主流的补锂工艺进行了简单的总结，总的来说采用金属Li粉和Li箔直接对负极进行补锂技术成熟度较高，也是目前动力电池厂家采用的主要方法，然而安全问题和高成本是金属Li补锂无法回避的问题。

相比之下，正极补锂工艺安全性好，不改变现有工艺，但是技术成熟度较低，还需要相关材料厂家推出相应的产品　　正极补锂除了向正极体系中添加少量的高容量含Li氧化物之外，还有一种手段是通过正极材料合成过程中添加过量的Li元素，从而在正极材料中储存过量的Li，在首次充电的过程中过量的Li能够释放出来补充负极消耗的Li元素，从而达到提升首次效率的目的。

　　在正极材料添加过量的锂一般有两种方式，第一种是通过电化学反应让Li+嵌入的正极材料之中，一般是首先将正极材料与金属Li组成半电池，对正极材料进行嵌锂，然后该正极材料与普通负极组成全电池，从而达到补锂的目的。

这种方法比较简单，也能够很好的控制嵌入Li的量，适合在实验室中使用，但是缺点也很明显，操作比较复杂，在实际生产中没有实用价值另外一种方法是通过化学方法，在合成的过程中加入过量的Li，虽然技术难度比较高，但是在电池生产中不需要增加额外的工艺，因此更加具有实用价值。

　　正极预锂化的概念来自于德国GiulioGabrielli等，GiulioGabrielli在2016年首次报道了通过化学方法合成Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料，但是当时GiulioGabrielli是希望通过合成Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料(200mAh/g)的方式提高LiNi0.5Mn1.5O4材料(147mAh/g)的可逆容量，直到2017年GiulioGabrielli等人才发现了Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料在解决锂离子电池首次效率低问题上的潜力，在首次充电过程中过量的Li脱出后，Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料就转变为了正常的LiNi0.5Mn1.5O4材料，通过控制不同比例的Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料与LiNi0.5Mn1.5O4材料材料混合，就能精准的控制Li过量的比例，从而完全弥补负极在首次充电过程中不可逆容量损失，这也是正极补锂工艺上的一次创新和突破。

　　GiulioGabrielli合成Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料的方式是化学合成法，在材料的合成过程中直接增加过量的Li，因此更加具有实用价值，是解决含SiOx锂离子电池首次效率较低问题的有效方法。

但是在正极材料中添加过量的Li并形成稳定的结构，并保证材料的循环性能不受影响并不是一件容易的事情，小编也查阅了GiulioGabrielli发表的所有文章，目前尚未见到GiulioGabrielli将该方法应用在其他材料(例如NCA和NCM材料)中的报道，也从侧面反映了该方法并非适合所有的正极材料。

　　近期来自印度的VanchiappanAravindan发现该方法也能够应用在LiVPO4F材料上，VanchiappanAravindan采用的方法是相对比较简单的电化学嵌入方法，也就是首先将LiVPO4F与金属Li组成电池，进行放电让Li+嵌入LiVPO4F材料之中形成Li1.26VPO4F，然后将电池解剖，Li1.26VPO4F再与负极材料(这里采用的a-Fe2O3)组成全电池，利用Li1.26VPO4F材料中过量的Li元素弥补a-Fe2O3材料在首次嵌锂过程中的不可逆容量(约503mAh/g)，极大的提升了全电池的能量密度。

但是该方法需要首先组成半电池，采用电化学的方法将Li+嵌入到正极材料之中，因此在实际生产中实际应用意义不大，因此后续还需要继续探索如何通过化学方法直接合成锂过量的Li1.26VPO4F材料，实现正极补锂。

　　正极预锂化是解决SiOx负极不可逆容量大，提升锂离子电池能量密度的理想方法，但是要在正极中嵌入过量的Li并保持稳定结构，面临较大的挑战，因此目前的正极预锂化研究主要还是集中在尖晶石结构的LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4材料上，如果能够在NCA和NCM材料上应用预锂化技术，嵌入过量的Li元素，同时又不影响NCA和NCM材料的性能，将有巨大的应用价值。

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