补锂技术是通过补充锂离子来补偿电池在首次充放电过程中因形成SEI膜而造成的不可逆容量损失技术。通常分为正极补锂、负极补锂。
正极补锂通常选用富锂化合物如Li2S、Li2NiO2 Li5FeO4
负极补锂通常是选用锂粉、锂箔。通过自放电机理,将锂与负极材料接触,自放电机理,锂离子自发嵌入负极。
读了一篇2023年的文章,通过对补锂剂和预锂化方法进行专利分析,综合了解技术发展趋势和竞争态势,为该领域的专利布局提供参考。以下为文章内容。
补锂剂主要使用锂箔、锂粉、Li2CO3、Li2O、LiOH、Li3N、LiF等,其次为硅酸锂、芳烃锂、 Li5FeO4、熔融锂、钝化锂粉等,而钛酸锂、碘酸锂、乳酸锂等专利申请较少。锂箔、锂粉、熔融锂、钝化锂粉、硅酸锂等通常在负极预锂化时利用加压法、混合法、浸渍法、电化学法作为补锂剂使用。但这些补锂剂均有化学反应活性高的特点,对反应条件要求较为 严苛,使得实际产业化应用受限。Li2O、Li2O2 、Li2S、Li6CoO4、Li5FeO4和Li2C2O4等含锂化合物一般在正极浆料的匀浆过程中通过混合法直接添加,而这些补锂剂通常表面不稳定,易与空气中的CO2反应形成Li2CO3,而Li2CO3在电池制备过程中有气体产生,影响电池性能。有机锂盐、铌酸锂、碘酸锂等在预锂化专利申请中使用较少,但它们的使用较为简捷,在电池制备过程中的副反应较少,因此可在该方面进行专利布局。

图4 专利申请量对比(a)预锂化方法种类;

图4 专利申请量对比(b)补锂剂种类

市场对高能量密度、高循环寿命锂电池有需求,国内诸多公司开始进行补锂技术的工业化和补锂剂的规模化。如深圳研一新材料公司所生产的富锂镍酸锂正极补锂添加剂获得国际头部客户品质认证,是国内补锂剂发展进程最快的公司;其次是德方纳米,其生产的Li5FeO4正极补锂剂,目前已通过下游厂商小批量认证,即将走向工业化进程;合肥国轩高科动力能源有限公司在CN112164796B专利中使用表面包覆LiCoO2的F掺杂Li5FeO4作为正极补锂剂,可以弥补首次充放电过程中不可逆的容量损失。
亿纬锂能选用Al掺杂Li2NiO2作为正极补锂剂,可有效提升正极补锂材料的导电性能;杉杉能源选用Li5FeO4作为正极补锂剂,可提高锂离子电池首次效率和能量密度;深圳比克则利用碳包覆的Li2NiO2作为正极补锂剂,倍率性能和循环性能均得以提高;欣旺达利用钒氧锂盐作为正极补锂剂,可显著提升电池首次效率,进而提高电池能量密度。
除了正极补锂、负极补锂,还有电解液补锂。
锂离子电池要补锂,钠离子电池要补钠,思路近似。例如补钠剂预混法,在正极材料中添加高钠含量的化合物(如Na₂S、Na₂NiO₂、Na₂C₂O₄等),这些化合物在充电时不可逆地释放钠离子。
[1]李崇,马娜妮,王子钰,等.锂离子电池预锂化专利预警分析[J].电池工业,2023,27(03):142-147.DOI:10.19996/j.cnki.ChinBatlnd.2023.03.006.
文章来源:猪八戒的美好生活
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