關(guān)于提升鋰離子電池初始容量的補(bǔ)鋰工藝，你了解嗎？

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中，為我們的生活帶來便利，那么你知道這些高科技可能會含有的鋰離子電池嗎?

為了克服硅陽極材料膨脹的問題，人們試圖將純硅制成納米顆粒以抑制硅顆粒的膨脹，但實(shí)際上這種策略并不成功。相關(guān)計(jì)算表明，僅當(dāng)純Si顆粒的尺寸小于晶體尺寸時。當(dāng)晶胞尺寸小時，可以完全抑制Si顆粒的體積膨脹。這顯然是不可能的。因此，納米化只能減少Si陽極顆粒的體積膨脹。同時，納米粒子的較大的比表面積也會導(dǎo)致負(fù)極彼此相互作用。電解質(zhì)之間的副反應(yīng)顯著增加。此外，另一種策略是使Si材料成為葡萄干面包結(jié)構(gòu)，即將納米Si顆粒分散在石墨海中，并在充放電期間使用石墨吸收Si顆粒的體積膨脹，但是這種方法并不完美。首先，材料的比容量很低。

由于純硅材料的上述問題，人們開始嘗試使用另一種氧化硅SiOX作為負(fù)極材料。 Si-O鍵的鍵能是Si-Si鍵的鍵能的兩倍。同時，在鋰的插入過程中，Li將與材料中的O元素反應(yīng)形成LiXO。然后，這些Li氧化物失去活性，并成為氧化硅顆粒內(nèi)部的緩沖層，這可以在充電和放電過程中有效地抑制材料的體積。擴(kuò)展以改善材料的循環(huán)性能。由于鋰金屬氧化物L(fēng)iXO是在SiOx的第一次鋰插入期間產(chǎn)生的，所以硅氧化物材料的第一庫侖效率僅為約70%。近年來，經(jīng)過許多技術(shù)改進(jìn)，第一效率也已嚴(yán)格提高了約80%。與90%的石墨材料之間仍然有很大的差距。因此，為了利用SiOX材料的高比容量，有必要使用鋰補(bǔ)充工藝來補(bǔ)充在第一次鋰插入工藝期間不可逆的容量損失。

目前，鋰的補(bǔ)充過程主要分為兩類; 1)負(fù)極補(bǔ)鋰工藝; 2)正極鋰的補(bǔ)充過程，其中負(fù)極鋰的補(bǔ)充過程是我們最常用的鋰補(bǔ)充方法，例如鋰粉補(bǔ)充鋰和鋰箔鋰補(bǔ)充劑。它們都是主要制造商目前正在開發(fā)的鋰補(bǔ)充過程。 FMC公司首先提出了用鋰粉補(bǔ)充鋰的方法。 FMC公司為此目的開發(fā)了惰性鋰粉。通過諸如噴霧和均質(zhì)化的方法將適量的鋰粉添加到負(fù)極中。鋰箔補(bǔ)充鋰也是近年來新興的鋰補(bǔ)充方法。將金屬鋰箔軋制成幾微米的厚度，然后與負(fù)極結(jié)合并軋制。注入電池后，這些金屬Li迅速與負(fù)極反應(yīng)并嵌入負(fù)極材料中，從而提高了材料的初次效率。然而，這些方法必須面對金屬鋰的安全性問題。金屬鋰是一種具有高反應(yīng)活性的堿金屬，可以與水劇烈反應(yīng)，這使得金屬鋰對環(huán)境的要求很高，這使這兩種負(fù)極都需要補(bǔ)充。補(bǔ)給過程需要在生產(chǎn)線的改造和購買中的大量投資。昂貴的補(bǔ)給設(shè)備。同時，為了確保補(bǔ)貨效果，需要對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整。

與高難度和高輸入量的負(fù)極鋰補(bǔ)充工藝相比，正極鋰補(bǔ)充工藝要簡單得多。典型的正極鋰補(bǔ)充工藝是在正極均質(zhì)化過程中添加少量的高容量正極材料。在充電過程中，多余的Li元素將從這些高容量的正極材料中提取出來并嵌入負(fù)極中，以補(bǔ)充第一次充電和放電的不可逆容量。例如，美國Argonne國家實(shí)驗(yàn)室的XinSu和其他人，通過將7%的Li5FeO4(LFO)材料添加到LiCoO2陰極中，電池的首次效率提高了14%，并且電池的循環(huán)性能提高了得到了顯著改善。 Li5FeO4材料的理論比容量可以達(dá)到700mAh / g，幾乎所有容量都是不可逆的。脫鋰完成后，材料迅速失活，不再參與充電和放電反應(yīng)。脫鋰方程為：Li5FeO4®4Li++ 4e- + LiFeO2 + O2。

來自德國的Giulio Gabrielli等人采用了混合兩種正極活性材料：LiNi0.5Mn1.5O4和Li1 + XNi0.5Mn1.5O4的方法。 Li1 + XNi0.5Mn1.5O4可以在電池首次充電期間提供。多余的Li彌補(bǔ)了第一次將鋰插入負(fù)極時失去的Li。鋰完全除去后，Li1 + XNi0.5Mn1.5O4轉(zhuǎn)化為完全活性的LiNi0.5Mn1.5O4，因此該方法對正極的組成沒有影響。 Li1 + XNi0.5Mn1.5O4可以看作是暫時存儲過量Li的正極材料。通過改變Li 1 + XNi 0.5 Mn 1.5 O 4與LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4的比率，可以確定可以由陽極供應(yīng)的Li的量?？刂埔赃m應(yīng)具有不同主要效率的負(fù)極。

以上就是鋰離子電池的一些值得大家學(xué)習(xí)的詳細(xì)資料解析，希望在大家剛接觸的過程中，能夠給大家一定的幫助，如果有問題，也可以和小編一起探討。