什么是预锂化？

预锂化就是在电池正式充/放电循环之前在电极材料中添加少许锂源，用来弥补电池充/放电反应过程中的锂消耗。

为什么要预锂化？

锂电池在首次充放电过程中，负极表面会形成固态电解质界面膜（SEI），SEI的形成会消耗来自正极材料中的锂，且该过程是不可逆的（当然，SEI层也可能出现反复的生成与破坏，这样会消耗大量的锂源）。SEI一是锂离子可导，电子不可导的；二是可防止溶剂分子共嵌到负极当中，防止溶剂分子对负极材料的破坏。以上是SEI带来的好处，但同时，SEI消耗的锂源降低了电池的首次循环的库伦效率，需要我们合理设计预锂化方案弥补这部分锂以达到较高的能量密度。

预锂化的好处

1.弥补了SEI消耗的锂源，电池首效将会提高，电池使用过程中的能量密度将会提高。

2.预锂化可提前生成SEI，通过人为调控SEI，可减少电解液的消耗。

3.对于Si负极，其在循环过程中体积变化剧烈，预锂化能够让电极提前发生体积膨胀，避免后续循环过程中Si材料结构的坍塌。（Domi Y, Effect of mechanical pre-lithiation on electrochemical performance of silicon negative electrode for lithium ion batteries, Journal of The Electrochemical, 2017）

4.预锂化后可降低电池内阻。（Marinaro M, Toward pre-lithiatied high areal capacity silicon anodes for Lithium-ion batteries. Electrochimica Acta, 2016）

5.预锂化后可提高锂电池的贮存寿命。（程广玉，预锂化对锂离子电池贮存寿命的影响）

预锂化的分类

图片来源：张策，合金型负极预锂化技术研究进展

预锂化可简单分为负极预锂化和正极预锂化两大类。正极侧预锂化包括：1. 在正极侧活性锂添加剂（首次充电过程正极侧添加的活性锂可迁移到负极，该方法其实是对负极侧的间接预锂化）；2. 正极过锂化。负极侧的预锂化包括：1. 化学预锂化；2. 电化学预锂化；3. 负极富锂添加剂；4. 接触金属锂。

正极富锂添加剂

正极富锂添加剂可在充电时释放活性锂，但是该过程不可逆。目前研究报道的正极富锂添加剂包括：Li2O、Li2O2、Li2S、Li3N、Li2CO3等。

正极过锂化

正极过锂化最早由Tarascon提出，使用LiI的乙腈溶液将LiMn2O4锂化为Li1+xMn2O4，在首次充放电后，过锂化材料的电化学行为仍与LiMn2O4相同，且无其他杂质的引入。

负极化学预锂化

负极的化学预锂化利用具有强还原能力的含锂试剂，通过氧化还原反应将自身活性锂转移至负极材料中以实现预锂化。

负极电化学预锂化

电化学预锂化是在电解液存在的情况下，金属锂与负极发生电化学反应的过程。该方法可通过电极与锂金属之间电压差监测电极预锂化程度。

负极富锂添加剂

负极预锂化添加剂包括两大类，一类是钝化锂粉，另一类是锂合金化合物。其中，钝化锂粉是锂粉表面有一层钝化膜。

负极接触金属锂

接触金属锂是指在电解质存在条件下，金属锂与负极物理接触而实现预锂化的一种方法。其原理是金属锂与负极材料之间存在电势差，金属锂中的电子在电场作用下迁移至负极材料，锂离子从金属锂中脱出迁移至负极以达到电荷平衡。