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叙述关键的预锂化方式

叙述关键的预锂化方式

来源:
2021/09/17 17:49
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【摘要】:

我将告诉你们一种重要的预锂方法,我只见过一种,那就是负喷雾锂粉法。

1. 
预转换负极

我们可以将负极变成一个单一的形式,然后将其与正极组装,之后负极形成SEI膜。
这样可以防止正极锂离子的流失,可以大大提高电池的一次效率和容量,如图所示:

阴极板和锂板浸没在电解液中,通过外部电路连接充电。
这确保了在形成过程中消耗的锂离子来自锂薄片,而不是正极。
负极板成型后,再与正极板组装。
电池不进行改造,因此正极内的锂离子不会因负极内形成的SEI膜而丢失,容量会显著增加。

这种预锂方法的优点是可以最大限度地模拟正规化过程,保证SEI膜的形成效果与整个电池相似。
然而,这两种工艺都很难操作:阴极预成形和阴极组装。

2、阴极喷锂粉法

由于单独在负极片上形成锂补料比较困难,因此提出了在负极片上喷涂锂粉的方法。
首先,制备稳定的锂金属粉末颗粒。
粒子的内层为金属锂,外层为导电性能良好的锂离子和电子保护层。
在制备预锂的过程中,先将锂粉分散在有机溶剂中,然后将分散剂喷在负极板上,再将残留在负极板上的有机溶剂烘干,得到负极板。
后续装配工作是否与正常工艺一致。

在转换过程中,将喷在负极上的锂粉消耗,形成SEI膜,最大限度地保留了锂离子在正极上,提高了电池的整体容量。

下图为阳极硅合金电池和阳极锂钴酸电池的效率比较。
可以看出,阳极预锂后,第一次实现了效率的显著提高:

该方法的缺点是安全性难以保证,改造材料和设备成本高。

3.
负三层电极法

由于设备和工艺的限制,单纯对预锂进行高成本的改造并不是电池工厂优先考虑的问题。
如果能以熟悉的方式进行预锂,将大大提高其普及程度。
下面的三层电极方法,使电池工厂更容易操作。
三层电极工艺的核心是铜箔的加工。
铜箔的原理图如下:

与普通的铜箔相比,三层电极法的铜箔上涂有后期形成所需的金属锂粉。
在锂粉上添加一层保护层,以防止它与空气发生反应。
负极直接施加在保护层上。
组装后的单层电极总体示意图如下:

当电池被注入时,保护层溶解在电解液中,使金属锂与负极接触。
形成SEI膜所消耗的锂离子由金属锂粉补充。
这种方法并不严格要求电池工厂加工条件,但稳定的保护层的位置极单绕组,滚动和削减是一个巨大的挑战,电极材料的研究和开发,也很难确保负极材料锂金属粉末后债券已经成为,
消失了。

4. 
是富锂材料法吗

任何在公司工作过的人一定都经历过在实验室里扩大规模是多么困难。
设备改造成本、材料批量投入成本和加工环境控制成本可能成为新技术无法推广的致命伤害。
该工艺的设备已基本成熟

正电锂离子法可以简单理解为,当正电锂离子转化为正电锂离子时,正电锂离子释放量是正电锂离子释放量的几倍。
当第一个负极的影响小于正极的影响时,负极内的锂离子过多,损耗会导致放电后正极内的锂离子无法充分填充有效空间,
导致嵌入锂阴极的空间被浪费。
如果在正极上加入少量高g容量的富锂材料,不仅可以为SEI膜的形成提供更多的锂离子,
同时也避免了富锂材料不能嵌入锂放电的担忧(因为所有的锂离子富锂材料的供应都被转换消耗掉了)。

以上提到的各种预锂方法适用于负第一效应比正第一效应低的全电池。
锂电池的最高初级效率只有正极材料的一半。
然而,对于正极初级效应较低的电池来说,这种方法在很大程度上是无效的,因为整个电池的初级效应受到正电荷的限制,没有足够的空间来嵌入锂。
即使加上外部锂,正极也无法嵌入,所以没有效果。

 

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