锂电专项研讨：预锂化与补锂添加剂

1 原因：为何要补锂？

预锂化：进步电池的总容量和能量密度的有用途径

遍及问题：在锂离子电池初次充电进程中，有机电解液会在石墨等负极外表复原分化，构成固体电解质相界面(SEI)膜， 永久地耗费很多来自正极的锂，构成初次循环的库仑功率(ICE)偏低，下降了锂离子电池的容量和能量密度。为了处理这个问题，人们研讨了“预锂化” 技能。

“预锂化”（也被称为“预嵌锂” 、 “补锂”）描绘的是在锂离子电池作业之前向电池内部增加锂来弥补锂离子。经过预锂化对电极资料进行补锂，抵消构成SEI膜构成的不可逆锂损耗，以进步电池的总容量和能量密度。预锂化技能包含负极补锂和正极补锂。

正极补锂vs负极补锂

负极补锂的办法包含锂箔补锂、锂粉补锂、硅化锂粉补锂和电解锂盐水溶液补锂等。现在负极补锂依然受限于电池制作工艺上的几大难题：金属锂的运用与出产环境、惯例溶剂、粘结剂以及热处理进程等 不兼容，使得负极的补锂之路荆棘丛生。作为一种代替的技能道路，不少针对正极资料的补锂增加剂得以进入研讨领域。

与难度大、高投入的负极补锂比较，正极补锂简洁得多：典型的正极补锂是在正极合浆进程中增加少数高容量资料，在 充电进程中，Li+从高容量资猜中脱出，弥补初次充放电的不可逆容量丢失。正极补锂因高安全性、无需改动现有电池出产工艺而最具有工业运用远景。现在，作为正极补锂增加剂的资料主要有：富锂化合物、根据转化反响的纳米复合资料和二元锂化合物等。

2 正极补锂与补锂增加剂

常见的正极补锂剂之一：Li2NiO2（LNO）

Li2NiO2是一种常见的用于正极补锂的富锂化合物，但其缺陷不容忽视：1）安稳性差：Li2NiO2在空气中的安稳性较差，结构不安稳，在高电位下易与电解液产生副反响；（2）阻抗较大：Li2NiO2的加入会影响电池的循环功能和倍率功能。

对Li2NiO2的合理改性，可以使其发挥优异的补锂作用：如M. G. Kim等运用异丙醇铝对Li2NiO2进行改性，合成了在空气 中安稳的氧化铝包覆的Li2NiO2资料，补锂作用优异。

国内亦有专利选用LNO作为补锂增加剂进行正极补锂：深圳市比克动力电池有限公司选用专利技能（CN109786746A）制备碳包覆Li2NiO2正极补锂增加剂，可以有用进步电池 容量，一起不下降电池的循环功能和倍率功能。

深圳市研一新资料有限责任公司专利（CN113571781A）制得正极补锂剂Li2NiO2纯度>95％，残碱总量<3％，初次充电克 容量为420～465mAh/g，不可逆容量为260～340mAh/g。其制备办法简略，简略操控，本钱低且环保，有利于工业化生 产。

常见的正极补锂剂之二：Li5FeO4 （LFO）

Li5FeO4相同归于富锂化合物：理论上每摩尔Li5FeO4可以供给5个Li+，比容量可高达867mAh/g。经过在传统的正极资猜中混入一定量Li5FeO4 ，可以明显进步锂离子电池初次功率和能量密度。当时技能研讨的要点：进步Li5FeO4资料在空气环境中的化学安稳性和导电性。

湖南杉杉动力科技股份有限公司供给了一种0.8-2.6μm小粒径 Li5FeO4的制备办法（CN112028126A），使得锂离子分散 的间隔短、倍率功能好、相对内阻小。深圳市德方纳米科技股份有限公司则在Li5FeO4的制备工艺上获得专利（CN112117433A），过程简略，合适工业化出产；从而经过堆积法将补锂剂与电池正极质料混合（CN113555538A）终究制得无碳高容量正极资料。

常见的正极补锂剂之三：Li2O

二元锂化合物Li2O作为补锂剂，比容量高，可是导电性欠好，一起在高电位下可能会呈现金属溶出，影响电芯功能。国轩高科制备了一种根据转化反响的rGO@Li2O/Co纳米复合物（CN112290022A）：Li2O/Co作为纳米颗粒附着在石墨烯 外表，从而进步导电性。亿纬锂能为补锂剂资料Li2O和金属M包覆了外壳SiOx和碳（CN111193019A）。经过包覆处理，可以进步资料的导电性以 及金属的安稳性，削减其溶出，而且可以彻底兼容现有的锂电池加工制作技能。（陈述来历：未来智库）

3 工业化发展

已完成量产——深圳研一新资料

2021年3月，研一新资料年产2000吨LNO顺利完成批量出售。LNO项目由创始人岳敏先生主导、归国博士团队领衔，该 项目已达年产2000吨的产能，咱们估计二期4万平方米新基地将于2022年投产，年产能将到达8000吨。

2021年12月，具有更高容量的富锂铁酸锂（LFO）正极补锂增加剂也成功量产。调配磷酸铁锂系统补锂，可完成大幅提 升其能量密度。该产品容量提高150%，同比循环提高30%以上，且本钱下降20%以上。该项目已具有年产1800吨产能， 二期扩产已进入产线规划，咱们估计2022年7月投产，将新增产能7000吨/年。

产能建造阶段：德方纳米

年产2.5万吨补锂剂项目，推进补锂剂项目产业化：德方纳米2021年9月29日晚间公告，公司与曲靖市人民政府、曲靖经 济技能开发区办理委员会签订了《年产2.5万吨补锂剂项目出资协议》，公司拟在曲靖经济技能开发区建造“年产2.5万吨 补锂剂项目” ，项目总出资约35亿元。该补锂剂已经过下流客户的小批量验证，进入产业化阶段。

补锂剂+新式磷酸盐系正极资料，协同打造高容量：比照LFP资料，新式磷酸盐系正极资料具有更高的电压渠道，且保存 了磷酸铁锂电芯的安全性及低本钱特性。补锂增加剂资料和新式磷酸盐系正极资料复合运用后，比照现有磷酸铁锂电池能 量密度提高约20%。现在合计布局10万吨新式磷酸盐系正极产能。

布局相关专利：传统电池厂商

高容量需求推进下，国内厂商纷繁布局预锂化技能：亿纬锂能、杉杉动力、欣旺达、珠海冠宇、比克动力、安普瑞斯等 企业已获得相关专利。

如欣旺达选用专利技能制备钒氧锂盐Li4+xV2O5作为正极补锂增加剂，用在高镍-硅高能量密度系统，明显提高电芯首效， 从而提高电芯能量密度，且具有产气量低、安稳性好、循环寿命长等长处；

又如珠海冠宇以Li3N为质料，制得化学式为Li3x+yNxFaClbBrc Id的补锂增加剂，安稳性、安全性较高，且可以兼容现有的锂 离子电池出产工艺，便于大型推行使用。