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中科院蘇州納米所沈炎賓Small：鈍化鋰-碳微球作為有效實用的預(yù)鋰化材料

預(yù)鋰化可以將活性鋰補(bǔ)充到電池中以補(bǔ)償由于在電極表面形成固體電解質(zhì)界面相（SEI）而導(dǎo)致的鋰消耗，從而提高鋰離子電池（LIBs）的能量密度，特別是對于使用具有低初始庫侖效率(ICE)電極材料的電池。然而，LIBs中的實際預(yù)鋰化是一個挑戰(zhàn)，因為大多數(shù)具有高比容量的鋰化化合物不穩(wěn)定且在工業(yè)上不相容。

中科院蘇州納米所沈炎賓等通過使用鋰碳(Li-C)微球復(fù)合材料證明了一種有效的預(yù)鋰化策略。

圖1 P-Li-C與NMP的相容性測試

作者此前的工作已經(jīng)開發(fā)出一種十八烷基膦酸(OPA)自組裝單層(SAM)鈍化鋰碳(P-Li-C)微球復(fù)合材料，當(dāng)作為鋰金屬電池的高容量負(fù)極時，該復(fù)合材料顯示出出色的循環(huán)穩(wěn)定性。

在這項工作中，作者進(jìn)一步證明了這種P-Li-C可用作有效且工業(yè)兼容的負(fù)極預(yù)鋰化添加劑。預(yù)鋰化可以通過將P-Li-C添加到基于NMP的石墨負(fù)極漿料中來進(jìn)行。鈍化層可以在無形的程度上抑制鋰和NMP之間的劇烈反應(yīng)。

圖2 石墨||Li半電池和LCO||石墨全電池的性能

研究顯示，僅添加3 wt%的P-Li-C后，石墨||Li半電池的ICE從88.5%提高到 100.5%。4.5 V LiCoO₂(LCO)||石墨全電池的ICE也達(dá)到了94.2%。補(bǔ)充鋰源避免了LCO過度脫鋰，從而抑制了高脫鋰電位下的破壞性相變。

結(jié)果，預(yù)鋰化的LCO||石墨全電池的初始放電容量增加了5.5%，100次循環(huán)后的容量保持率提高了7.1 %。這項工作為開發(fā)高能量密度和長循環(huán)壽命的LIBs提供了一種實用的方法。

圖3 以LCO作為工作電極、石墨作為對電極、Li作為參比電極的三電極電池測試

Practical Prelithiation of 4.5 V LiCoO2||Graphite Batteries by a Passivated Lithium-Carbon Composite. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202106394

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