《Lifecycle Synergistic Prelithiation Strategy of Both Anode and Cathode for High-Performance Lithium-Ion Batteries》(正负极协同全生命周期预锂化策略用于高性能锂离子电池)
锂离子电池(LIBs)因固体电解质界面(SEI)形成及后续循环过程中活性锂的大量消耗面临严峻挑战,导致其比能量密度和循环寿命降低。预锂化技术被认为是解决活性锂损耗的有效策略,但传统方法受限于单一补锂机制和功能局限性。本研究提出一种正负极协同全生命周期预锂化技术。在负极预锂化中,采用高活性联苯锂(Bp-Li)作为补锂剂,并辅以功能性添加剂乙氧基五氟环三磷腈(PFPN)和氟代碳酸乙烯酯(FEC),构建了富含Li3N、LiF、Li3P和Li2O的稳定SEI膜。该策略不仅补偿了初始活性锂损失,还强化了SEI的结构。在正极预锂化中,引入由B、N双掺杂碳负载的Mo2C-W2C异质催化剂(Mo-W@BNC)来调控采高容量补锂剂Li2C2O4和Li2C4O4的活性,进而实现分别在3.78 V和4.14 V电压下分级高效释锂。正负极协同预锂化使初始活性锂损失降低22.6%,首效提升至97.3%。此外,后续使用中的单次活化可额外贡献0.8 mAh cm⁻2活性锂,使电池在0.5C下循环250次后容量保持率达99.3%。该协同预锂化策略显著提升了电池的比能量和循环性能,为锂离子电池性能的进一步突破提供了参考。
