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一文帶你了解鋰電池補鋰技術(shù)!

2023-01-04 來源:鋰電知識

近年來,隨著新能源汽車的高速發(fā)展,不斷對鋰離子電池各項性能提出更高要求,其中電池能量密度的提升最為迫切。在現(xiàn)有鋰離子電池體系下,一方面,通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)可提升能量密度,如CTP技術(shù)、CTC技術(shù),CTB技術(shù)等;另一方面,通過正負(fù)極材料迭代,如正極使用高鎳三元、高電壓鎳錳材料,負(fù)極使用高容量硅、錫基合金負(fù)極,可以實現(xiàn)電池能量密度大幅度提升。

此外,鋰離子電池補鋰技術(shù)也是提升電池能量密度的一個重要手段。在鋰離子電池首次充電過程中,有機電解液會在石墨等負(fù)極表面還原分解,形成固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜,永久地消耗大量來自正極的鋰,造成首次循環(huán)的庫侖效率(ICE)偏低,降低了鋰離子電池的容量和能量密度。另外,還有負(fù)極材料顆粒因脫落而失活、鋰金屬的不可逆沉積等過程,均會消耗正極的活性鋰,降低電池的容量和能量密度。

補鋰也叫“預(yù)鋰化”,“預(yù)嵌鋰”,是在鋰離子電池工作之前向電池內(nèi)部增加鋰來補充鋰離子。通過預(yù)鋰化對電極材料進行補鋰,抵消不可逆鋰損耗,以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取D壳笆褂米顝V泛的石墨負(fù)極的不可逆容量損失大于6%,而對于具有高比容量的硅基和錫基合金負(fù)極,不可逆容量損失甚至高達(dá)10%~30%,配合補鋰技術(shù),能夠改善低首效的短板,充分發(fā)揮其高容量的優(yōu)勢。

(A)首次容量衰減對電池循環(huán)容量影響的示意圖(B)補鋰技術(shù)提高電池循環(huán)容量的示意圖。

補鋰技術(shù)分類

鋰化技術(shù)包括負(fù)極補鋰和正極補鋰。

負(fù)極補鋰技術(shù)研究開發(fā)時間較早,包括基于金屬鋰的物理混合補鋰、真空卷繞鍍鋰、自放電鋰化、化學(xué)補鋰、電化學(xué)鋰化等多種補鋰方式。目前負(fù)極補鋰仍然受限于電池制造工藝上的幾大難題:金屬鋰的使用與生產(chǎn)環(huán)境、常規(guī)溶劑、粘結(jié)劑,空氣以及熱處理過程等不兼容,使得負(fù)極的補鋰之路荊棘叢生。

正極補鋰通常是采用電化學(xué)法,通過在鋰離子電池正極中添加補鋰材料,電池充電過程中補鋰材料分解釋放活性鋰,彌補負(fù)極SEI生長造成的不可逆活性鋰損失。正極補鋰材料擁有化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定、易于合成、價格低廉及具有較高補鋰能力等優(yōu)點,同時正極補鋰工藝能夠較好地兼容現(xiàn)有鋰離子電池制作工藝,為補鋰技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用提供了一種新的解決思路。


1負(fù)極補鋰

負(fù)極補鋰即在負(fù)極中引入活性鋰,用于補償其因SEI生長引起的容量損失。負(fù)極補鋰的主要方法有物理混合、真空卷繞鍍鋰、化學(xué)鋰化、自放電機制鋰化和電化學(xué)鋰化等。

1物理混合鋰化

早期,研究人員直接將鋰片壓在負(fù)極片的表面,用于補償活性鋰損失,同時提高其首周庫侖效率和循環(huán)壽命。在2003年,Kulova等直接將鋰片壓在石墨負(fù)極的表面,用于補償其容量損失,指出不可逆容量損失的減少取決于金屬鋰和石墨的質(zhì)量比,后續(xù)他們采用同樣的方法補償了非晶Si的容量損失。

2019年同濟大學(xué)Xu等報道了一種可實現(xiàn)批量化應(yīng)用的卷對卷負(fù)極極片預(yù)鋰化方法,將金屬Sn箔與金屬鋰箔卷對卷輥壓,金屬鋰在機械力作用下與Sn箔表面層發(fā)生合金化反應(yīng)形成LixSn,此預(yù)鋰化Sn箔在空氣中保持了較好的穩(wěn)定性,正常環(huán)境暴露48 h預(yù)鋰化錫箔表面輕微變色,79%濕度空氣下暴露12 h預(yù)鋰化錫箔仍然能保持初始容量的90%。預(yù)鋰化Sn箔組裝LFP|Sn電池首周庫侖效率達(dá)到94%,可穩(wěn)定循環(huán)200周。此補鋰方法同樣適用于Al箔和常規(guī)硅碳負(fù)極極片。

卷對卷預(yù)鋰化方法制備預(yù)鋰化的LixSn電極圖


寧德時代專利,極片鋰粉輥壓裝置及方法,極片鋰粉輥壓裝置,包括放卷機構(gòu)、收卷機構(gòu)、壓輥機構(gòu)以及包角輥,壓輥機構(gòu)設(shè)置于放卷機構(gòu)和收卷機構(gòu)之間,包角輥設(shè)置于放卷機構(gòu)和收卷機構(gòu)之間,壓輥機構(gòu)包括上壓輥以及與上壓輥配合的下壓輥,放卷機構(gòu)包括放卷輥,包角輥的上邊沿高于放卷輥上邊沿與上壓輥下邊沿的公切線。本發(fā)明還提供極片鋰粉輥壓的方法。


2真空卷繞鍍鋰


利用真空鍍膜和自動化設(shè)計,卷對卷循環(huán)運轉(zhuǎn)。該方法可以實現(xiàn)鍍鋰均勻性好,并大規(guī)模批量生產(chǎn),但距離商業(yè)化還有一段距離,更需要市場需求驅(qū)動。

在攪拌中加富鋰材料,是最安全補鋰方式。鋰粉、鋰帶使用比較危險,且價格不菲,一卷鋰帶價格10萬-50萬。當(dāng)下真空卷繞蒸鍍補鋰,其解決問題的著眼點仍然是鋰金屬表面鈍化以及抑制鋰枝晶的生長。

布局卷繞鍍鋰設(shè)備的企業(yè)主要有佳的自動化,先導(dǎo)智能,新嘉拓等。關(guān)于補鋰設(shè)備研發(fā)進程,佳的自動化總經(jīng)理溫在東表示,由于各家動力電池企業(yè)工藝有所出入,設(shè)備需要做不同程度調(diào)整。目前而言,大部分還處于研制和中試階段,并沒完全落地。


3化學(xué)鋰化


化學(xué)鋰化是通過低電勢的含鋰化學(xué)試劑(補鋰劑)與負(fù)極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),對負(fù)極材料進行還原和補鋰,常用的補鋰劑包括鋰粉,熔融鋰,硅化鋰粉,高溫下LiOH,熱蒸發(fā)態(tài)鋰,鋰-有機復(fù)合物溶液等,此方法補鋰劑化學(xué)穩(wěn)定性差,與極性溶劑和空氣不兼容,使用時需要對其進行包覆等處理,提升穩(wěn)定性。

美國FMC公司最早開發(fā)出穩(wěn)定化鋰金屬粉SLMP產(chǎn)品,通過噴灑或勻漿加入等工藝加入到負(fù)極之中實現(xiàn)補鋰。

比亞迪專利 CN114122368A(2020)提出一種具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,所述復(fù)合材料包括金屬鋰顆粒和包裹金屬鋰顆粒的有機物(有機酯、酸酐或醚類)。

中創(chuàng)新航專利CN104993098A,補鋰負(fù)極片及其制備方法、鋰離子超級電容器、鋰離子電池,將鋰粉與粘結(jié)劑涂覆在負(fù)極片上的負(fù)極材料涂層表面,提高了鋰粉與負(fù)極材料涂層的結(jié)合力,使鋰粉不容易脫落,提高了鋰粉的利用效率。通過在負(fù)極片表面涂覆鋰粉層,在鋰粉的溶解嵌鋰過程中,鋰粉顆粒之間不會形成空隙,提高了鋰粉溶解擴散的效率,也提高了鋰粉的使用效率,保證了補鋰量和補鋰效果。

A123專利CN108520978A,提出一種鋰離子電池補鋰工藝,先制備硅碳負(fù)極極片,然后制備Li?萘溶液,將將制備好的硅碳負(fù)極極片放入Li?萘溶液浸泡2小時,淋洗后得到。本發(fā)明在制作電池前,先使硅碳負(fù)極極片嵌入一定量鋰,以消除因鋰離子首次嵌入負(fù)極形成SEI膜而帶來的不可逆容量損失。

微宏動力專利 CN106848270A,負(fù)極補鋰漿料、負(fù)極及鋰二次電池,提供一種鋰二次電池用負(fù)極的制備方法,包括:將所述負(fù)極補鋰漿料涂覆于負(fù)極片上;采用紫外光照或加熱所述負(fù)極補鋰漿料使其中的預(yù)聚體發(fā)生聚合反應(yīng);聚合反應(yīng)后進行輥壓即得本發(fā)明述鋰二次電池用負(fù)極。

4自放電鋰化

自放電機制鋰化是在有電解液的情況下,將負(fù)極與鋰片直接接觸,經(jīng)自發(fā)的熱力學(xué)反應(yīng)嵌鋰。自放電機制嵌鋰不會改變活性物質(zhì)的形貌特征,可用于研究形貌與電化學(xué)性能之間的關(guān)系。Liu等在有電解液及微小壓力的情況下,直接將Si負(fù)極和金屬鋰片接觸在一起,經(jīng)20 min,可自發(fā)嵌入2000 mA·h/g的容量。

自放電機制嵌鋰原理圖


5電化學(xué)鋰化

電化學(xué)預(yù)鋰化是一種常見的用于鋰離子電池負(fù)極極片的預(yù)鋰化方法,在現(xiàn)有鋰離子電化學(xué)體系中,通過引入金屬鋰與負(fù)極組成對電極,控制電化學(xué)充放電深度即可完成負(fù)極極片預(yù)鋰化。但此方法會涉及電池預(yù)組裝和拆解,復(fù)雜電池制備過程。

華為專利提供了一種制備預(yù)鋰化劑的方法(公布號:CN112542581A),選取活性材料以制備成電極作為工作電極,并以金屬鋰作為對電極,加入電解液組裝成電池;接著對電池進行放電處理,使工作電極鋰化;最后對電池進行拆解,分離并收集活性材料轉(zhuǎn)變后所得的物質(zhì),然后經(jīng)清洗及干燥即可得到預(yù)鋰化劑材料。

特斯拉專利,預(yù)摻雜陽極及用于制造其的方法和設(shè)備,通過將金屬鋰粉或包括鋰粉的混合物涂在負(fù)極表面、電化學(xué)預(yù)鋰化方式補鋰。


2021.12月,小米新一代電池技術(shù)首次實現(xiàn)動力電池級高硅補鋰技術(shù)應(yīng)用于手機,硅含量提升3倍,結(jié)合全面升級的封裝技術(shù),同等體積下將電池容量提升10%,續(xù)航能力提升100min。極片補鋰技術(shù)是首次應(yīng)用于手機電池,該技術(shù)通過在負(fù)極極片表面復(fù)合超薄鋰箔,在電化學(xué)反應(yīng)的作用下鋰金屬可以直接補充在激活過程中損失的鋰,從而補償電池初次的容量損失。


2正極補鋰

相較于流程復(fù)雜安全性低,且工藝要求較高的負(fù)極補鋰,正極補鋰材料可以直接在正極漿料的勻漿過程中添加,無需額外的工藝改進且成本較低,因而更加適合現(xiàn)在的鋰離子電池制造工藝,被譽為最有前景的補鋰技術(shù)。

從應(yīng)用的角度來講,完美的正極補鋰劑需滿足以下4點基本要求

①正極補鋰材料的不可逆脫鋰過程應(yīng)處于正極的工作電壓范圍內(nèi),即其脫鋰電位低于正極材料的電壓上限,嵌鋰電位低于正極材料的電壓下限;

②補鋰材料應(yīng)展現(xiàn)出足夠高的比能量和體積能量密度,通常不可逆容量大于350 mA·h/g以滿足高效的預(yù)鋰化;

③正極補鋰材料應(yīng)與現(xiàn)在通用的制作工藝和電池體系相兼容,在極片制作時與NMP、黏結(jié)劑等不反應(yīng),在循環(huán)過程中與電解液無不良副反應(yīng),首周循環(huán)后其分解產(chǎn)物不影響電池循環(huán);

④正極補鋰材料具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性,在空氣或較干燥的環(huán)境下能夠保持穩(wěn)定。


通常來講,正極補鋰劑主要可以分為以下3類


第1類是二元含鋰化合物,如Li2O,Li2O2, Li3N,Li2S等,其表面通常進行碳包覆處理,或搭配金屬納米顆粒使用,以催化補鋰材料活性釋放鋰離子;

第2類是富鋰化合物,如LFO富鋰鐵酸鋰(Li5FeO4),LNO(Li2NiO2)等;

第3類是鋰復(fù)合物,如Li2S/Co,LiF/Co,Li2O/Co等。


1補鋰劑--二元含鋰化合物

Li2O

二元鋰化合物L(fēng)i2O作為補鋰劑,比容量高,但是導(dǎo)電性不好,同時在高電位下可能會出現(xiàn)金屬溶出,影響電芯性能。

國軒高科制備了一種基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的rGO@Li2O/Co納米復(fù)合物(CN112290022A):Li2O/Co作為納米顆粒附著在石墨烯表面,進而提高導(dǎo)電性。

億緯鋰能為補鋰劑材料Li2O和金屬M包覆了外殼SiOx和碳(CN111193019A)。通過包覆處理,可以提高材料的導(dǎo)電性以 及金屬的穩(wěn)定性,減少其溶出,并且可以完全兼容現(xiàn)有的鋰電池加工制造技術(shù)。

華為專利,一種正極預(yù)鋰化材料的制備方法(公布號:CN112542589A),通過對制備方法的整體工藝流程、反應(yīng)原料的組成與配比等進行改進,相應(yīng)能夠得到主要由Me單質(zhì)、LiF和Li2O組成的Me/LiF/Li2O預(yù)鋰化劑,把該正極預(yù)鋰化添加劑添加到正極,能夠提升鋰離子電池的容量和能量密度。

Li2O2

Li2O2也可作為正極補鋰材料,其完全脫鋰時,生成氧氣,對應(yīng)于高達(dá)1167 mA·h/g的理論比容量,可作為犧牲鋰鹽,用于補償鋰離子電池的不可逆容量損失,然而過氧化鋰的電化學(xué)活性較低,需要一個較高的分解電位,故需要催化劑來降低其分解電位。

Li2O2 → Li+O2. NCM中的過渡金屬Ni, Co和Mn能催化Li2O2的氧化分解,NCM顆粒需球磨至較小粒徑,才能幫助Li2O2分解,然而較小粒徑的NCM的電化學(xué)性能不佳,可逆性差,會產(chǎn)生非活性殘余物。

特斯拉專利,用于預(yù)鋰化能量存儲裝置的組合物和方法,利用 Li2O、Li2O2、Li2S、Li3N、LiN3、LiF、Li5FeO4、Li2NiO2、Li6CO4和 Li2MoO3或其組合預(yù)鋰化材料進行補鋰,干法制備電極可以提供獨特的方法來將預(yù)鋰化材料結(jié)合到電極膜中而不暴露于溶劑。

Li3N

Li3N是離子導(dǎo)體材料,Li3N是熱力學(xué)不穩(wěn)定的,Li3N容量為1400 mAh/g,Li3N離子導(dǎo)電但電子絕緣,作為添加劑分散于電極內(nèi)部時,影響倍率性能。Li3N涂覆于電極表面,對倍率性能無影響,Li3N顆粒太大不能發(fā)揮電化學(xué)活性,使用時需研磨。

Li3N氧化分解無殘余: (Li3N= N2+Li)。

Li3N干燥空氣中穩(wěn)定,與極性溶劑反應(yīng):(Li3N+H2O=LiOH+NH?)。


珠海冠宇專利CN112054181A,一種補鋰劑及其應(yīng)用,以Li3N為原料,含氧無機物可提高Li3N的穩(wěn)定性,包覆在基體顆粒外層的聚合物可有效隔絕空氣,使制備得到的補鋰劑具有較好的穩(wěn)定性,不易在空氣下發(fā)生反應(yīng),進一步提高了Li3N的補鋰效果。

Li2S

Li2S是S的嵌鋰態(tài),其完全脫鋰時,對應(yīng)于理論比容量高達(dá)1167 mA·h/g,分解產(chǎn)物為S,由于多硫離子的穿梭效應(yīng)不適合作為主材,但卻適合作為正極補鋰材料使用。Sun等通過惰性氣氛下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)合成了Co/Li2S的納米復(fù)合結(jié)構(gòu),在首周分解過程中xM+yLi2S→MxSy+2yLi++2ye-(M為金屬),降低分解電位的同時,避免了分解產(chǎn)物S與碳酸酯電解液不兼容的問題,同時該結(jié)構(gòu)在環(huán)境中具有較好的穩(wěn)定性,其分解電位低于3 V,且具有670 mA·h/g的高不可逆容量。

為了探究Li2S作為正極補鋰材料的作用,在Li2S的表面進行了碳包覆,制得了Li2S/KB復(fù)合納米顆粒,并結(jié)合乙醇和PVP將其配成補鋰漿料,該補鋰材料在碳酸酯基電解液中,在2.5~3.6 V的電位區(qū)間內(nèi)具有高達(dá)1053 mA·h/g的補鋰容量,該電位基本適用于所有的傳統(tǒng)的鋰離子電池。將補鋰漿料直接涂覆于正極LiFePO4極片的表面,并與Si-C復(fù)合負(fù)極組裝成全電池,經(jīng)核殼結(jié)構(gòu)Li2S/KB補鋰后,LiFePO4(Li2S)|Si-C全電池的首周約20%的不可逆容量損失全部得到了恢復(fù),且其擁有非常優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能,200周后其放電比容量仍有150 mA·h/g,近100%的容量保持率。

2補鋰劑--富鋰化合物


Li2NiO2 (LNO)

Li2NiO2是一種常見的用于正極補鋰的富鋰化合物,但其缺點不容忽視:1)穩(wěn)定性差:Li2NiO2在空氣中的穩(wěn)定性較差,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,在高電位下易與電解液發(fā)生副反應(yīng);(2)阻抗較大:Li2NiO2的加入會影響電池的循環(huán)性能和倍率性能。對Li2NiO2的合理改性,能夠使其發(fā)揮優(yōu)異的補鋰效果:如M. G. Kim等使用異丙醇鋁對Li2NiO2進行改性,合成了在空氣中穩(wěn)定的氧化鋁包覆的Li2NiO2材料,補鋰效果優(yōu)異。

深圳比克動力電池有限公司采用專利技術(shù)(CN109786746A)制備碳包覆Li2NiO2正極補鋰添加劑,能夠有效提高電池容量,同時不降低電池的循環(huán)性能和倍率性能。

深圳研一新材料專利(CN113571781A)制得正極補鋰劑Li2NiO2純度>95%,殘堿總量<3%,首次充電容量為420~465mAh/g,不可逆容量為260~340mAh/g。

Li5FeO4(LFO)

理論上每摩爾Li5FeO4可以提供5個Li+,比容量可高達(dá)867mAh/g。通過在傳統(tǒng)的正極材料中混入一定量Li5FeO4 ,可以顯著提高鋰離子電池首次效率和能量密度。當(dāng)前技術(shù)研究的重點:提高Li5FeO4材料在空氣環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。

湖南杉杉能源科技股份有限公司提供了一種0.8-2.6μm小粒徑 Li5FeO4的制備方法(CN112028126A),使得鋰離子擴散的距離短、倍率性能好、相對內(nèi)阻小。

深圳市德方納米科技股份有限公司則在Li5FeO4的制備工藝上取得專利(CN112117433A),步驟簡單,適合工業(yè)化生產(chǎn);進而通過沉積法將補鋰劑與電池正極原料混合(CN113555538A)最終制得無碳高容量正極材料。

2021年12月,深圳市研一新材料具有更高容量的富鋰鐵酸鋰(LFO)正極補鋰添加劑也成功量產(chǎn)。搭配磷酸鐵鋰體系補鋰,可實現(xiàn)大幅提升其能量密度。該產(chǎn)品容量提升150%,同比循環(huán)提升30%以上,且成本降低20%以上。該項目已具備年產(chǎn)1800噸產(chǎn)能, 二期擴產(chǎn)已進入產(chǎn)線設(shè)計,我們預(yù)計2022年7月投產(chǎn),將新增產(chǎn)能7000噸/年。

ATL發(fā)明一種富鋰正極材料及其制備方法以及二次鋰電池,能不受苛刻環(huán)境約束,同時還能改善正極材料克容量發(fā)揮。ATL專利提供的一種方式是在保護氣體作用下,金屬氟化物和有機碳源,金屬鋰,有機電解液化學(xué)反應(yīng)。然后在真空干燥條件下,用有機溶劑沖洗,制備富鋰正極材料。

3補鋰劑--鋰復(fù)合物

Li2S/Co

Li2S/Co高容量 670mAh/g, 導(dǎo)電性及穩(wěn)定性提升,復(fù)合物結(jié)構(gòu)能固定中間產(chǎn)物多硫化物,防止其與碳酸酯電解液發(fā)生不可逆反應(yīng),但去鋰化后有微量非活性CoS2殘余

制備法:CoS2+4Li → Co+2Li2S,Co納米顆粒均勻包埋于Li2S基質(zhì)內(nèi)。

充電釋鋰: Co+2 Li2S → CoS2+ 4Li+ +4e-

LiF/Co

240℃,化學(xué)法制備: CoF3+ 3Li → Co +3LiF,Co納米顆粒均勻包埋于LiF基質(zhì)內(nèi)。

充電釋鋰: Co +3LiF → CoF3 + 3Li+ + 3e-,釋鋰容量516mAh/g,去鋰化后有非活性CoF3殘余。

Li2O/Co

1.化學(xué)法制備Li2O/Co: Co3O4+ 8Li → 3Co + 4Li2O

2.Co顆粒較大時,復(fù)合物展現(xiàn)出更高的充電電壓和更少的容量,表明大顆粒的Co會導(dǎo)致Li2O和Co顆粒之間接觸不良

3.納米級別的Li2O/Co容量為619 mAh/g,轉(zhuǎn)換反應(yīng): 3Co +4Li2O → Co3O4+ 8Li+ 8e-,但Co3O4殘余不僅會增加重量,還會導(dǎo)致副反應(yīng)。

另外,還有一些企業(yè)也布局了補鋰劑項目。

2021年1月8日,國軒高科首次亮相了210Wh/kg磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品,技術(shù)上,采用了關(guān)鍵的“高克容量硅負(fù)極材料和先進的預(yù)鋰化技術(shù)。”

遠(yuǎn)景動力專利,“電池正極補鋰添加劑、正極片、其制備方法及鋰離子電池”,“正極補鋰添加劑、正極極片、其制備方法及鋰離子電池”,“鋰離子電池正極補鋰添加劑、正極片、其制備方法和用途”,“確定正極補鋰劑添加含量的方法和應(yīng)用”。

安普瑞斯曾在 2021年11月8日宣布了405Wh/kg的電池,僅幾個月能量密度就達(dá)到了 450Wh/kg。去年 12 月,該公司稱其370Wh/kg的版本可以在大約6分鐘內(nèi)從0 充電到80%。這套“完美”的解決方案,依舊存在著高昂的代價。硅納米線屬于納米材料,生產(chǎn)難度高。并且為了形成穩(wěn)定循環(huán)需要進行預(yù)鋰化處理。安普瑞斯有自主開發(fā)高能量密度硅負(fù)極電解液配方和預(yù)鋰化技術(shù)。

2022年2月,勝華新材(石大勝華)投資16.3億元,擬建設(shè)2萬噸/年正極補鋰劑項目、1萬噸/年新型導(dǎo)電劑項目以及1萬噸/年氟代溶劑項目。其中,2萬噸正極補鋰劑項目總投資9.35億元,擬分兩期建設(shè),一期建設(shè)5000噸/年正極補鋰劑裝置及配套設(shè)施,計劃2024年2月建成投產(chǎn)。二期1.5萬噸則按照市場情況擇機建設(shè)。

廈鎢新能開發(fā)的補鋰材料已通過終端的認(rèn)證,預(yù)計2022 年將實現(xiàn)應(yīng)用。根據(jù)公司披露的投·調(diào)紀(jì)要,公司的補鋰技術(shù)布局全面,鎳基、鐵基、鈷基等各方面都有技術(shù)團隊在研發(fā)和技術(shù)攻關(guān),在3C 消費電池、動力電池和儲能電池領(lǐng)域都可以應(yīng)用。

天津巴莫專利,鋰離子電池負(fù)極材料的預(yù)鋰化方法,將鋰金屬鋰嵌壓在集流體上,然后通過導(dǎo)線與負(fù)極相連,通過控制導(dǎo)線的阻值來控制預(yù)鋰化的速度;其次將嵌壓后的金屬鋰用不與電解液反應(yīng)的物質(zhì)(石蠟、隔膜、銅箔包裹起來,并在包裹表面預(yù)留兩個孔,通過控制孔的大小和導(dǎo)線的阻值大小來控制預(yù)鋰化速度。


2021年1月9日,蔚來汽車發(fā)布了150kWh“固態(tài)電池”,據(jù)稱該產(chǎn)品采用了“無機預(yù)鋰化硅碳負(fù)極技術(shù)”,另外結(jié)合超高鎳正極,使得電池能量密度或可達(dá)到360Wh/kg。

智己汽車在2021年1月13日的首場發(fā)布會上提出“摻硅補鋰”。智己汽車表示,通過這個技術(shù),能實現(xiàn)電池單體300Wh/kg能量密度,并且電動車能實現(xiàn)1000km的續(xù)航里程。

補鋰技術(shù)經(jīng)過近20年發(fā)展,逐漸從科學(xué)研究走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用?;诮饘黉嚨呢?fù)極補鋰技術(shù)受到的關(guān)注和研究最多,其補鋰容量高,補鋰技術(shù)原理和工藝清晰,但受限于金屬鋰自身的安全風(fēng)險,負(fù)極補鋰技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中進展緩慢,未來研發(fā)重點將集中于如何克服補鋰電池制造及使用過程中存在的安全風(fēng)險。

正極補鋰技術(shù)作為一種新的鋰離子電池補鋰解決方案被提出,相比負(fù)極補鋰,正極補鋰在安全性、工藝便捷性上有明顯優(yōu)勢,但還存在一些問題,如Li3N、Li2O等材料分解電位較低但穩(wěn)定性差、易產(chǎn)氣,影響電池性能帶來安全隱患;Li5FeO4、Li6CoO4等材料不可逆容量較高,環(huán)境穩(wěn)定性好,但分解產(chǎn)物增加電極質(zhì)量且分解電壓較高與大多數(shù)正極材料不兼容等。正極補鋰技術(shù)需要開發(fā)一種化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定、分解電位低、不產(chǎn)氣、脫鋰容量高、能不可逆嵌鋰的正極補鋰材料,同時兼容現(xiàn)有鋰離子電池制造工藝。

在鋰離子電池材料體系發(fā)展遲緩的背景下,開發(fā)高安全性、低成本補鋰技術(shù),提升鋰離子電池能量密度和循環(huán)壽命,對鋰離子電池的發(fā)展至關(guān)重要。通過補鋰技術(shù)來彌補鋰離子電池不足,突破能量密度和循環(huán)壽命的瓶頸,將成為鋰離子電池未來發(fā)展的一項關(guān)鍵技術(shù),成為科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的一大熱點。補鋰技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用的落地也將帶動鋰離子電池相關(guān)材料、制造、設(shè)備等多個環(huán)節(jié)的協(xié)同推進,促進鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

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