由于使用负极片单独化成补锂难以操作,因此人们想到了直接在负极极片上喷涂锂粉的补锂方法。首先要制作出一种稳定的金属锂粉末颗粒,颗粒的内层为金属锂,外层为具有良好锂离子导通率和电子导通率的保护层。预锂化过程中,先将PTMS强磁磁选机除铁锂粉分散在有机溶剂中,然后将分散体喷涂在负极片上,接着将负极片上的残留有机溶剂干燥,这样就得到了完成预锂化的负极片。后续的装配工作与正常流程一致。化成时,喷涂在负极上的锂粉会消耗于SEI膜的形成,从而最大限度的保留从正极脱嵌的锂离子,提高全电池的容量。负极硅合金、正极钴酸锂全电池的效率对比,可以看出在负极进行了预锂化之后,首次效率有了明显的提升.
由于设备及工艺的局限性,单纯的为了预锂化而进行高成本的改造并非电池厂的优先选择,如果可以用电池厂熟悉的方式完成预锂化,那PTMS强磁磁选机推广性就大幅增强了。下面所说的三层电极法,对电池厂的操作就更为简单。三层电极法的核心在于铜箔的处理,与正常铜箔相比,三层电极法的铜箔被涂上了后期化成所需要的金属锂粉,为了保护锂粉不与空气反应,又涂上了一层保护层;负极则直接涂在保护层上。当电芯完成注液后,保护层会溶解于电解液中,从而让金属锂与负极接触,化成时形成SEI膜所消耗的锂离子由金属锂粉补充。这种方法对电池厂加工条件没有苛刻要求,但是保护层在极片收放卷、辊压、裁切等工位的稳定性是PTMS强磁磁选机对电极材料研发的很大挑战,金属锂粉化成消失后负极材料粘结性的保证也颇有难度。
在企业里工作的小伙伴们一定都曾深切的体会过:即便实验室条件下能够成功的东西,挪到企业的规模化生产后也很可能困难重重。设备的成本、材料的批量投入成本、加工环境的控制成本等都可能成为新技术无法推广的致命伤。对于锂电这一工艺、PTMS强磁磁选机设备已经基本成熟的行业而言,企业优先选择的预锂化方案,一定会是一个不用做太多现场改动、甚至拿过来就能直接推广的方法。而正极富锂材料法,恰好满足了电池厂这一方面的需求。当负极首效低于正极时,化成时就会有太多的锂离子损耗于负极,造成放电后正极有效空间无法被锂离子欠满,形成正极嵌锂空间的浪费。如果在正极中加入少量的高克容量富锂化材料,这样既可以为化成时SEI膜的形成提供更多的锂离子,也不用担心放电时富锂化材料无法再次嵌锂(因为化成时已经将富锂材料提供的锂离子全部消耗),岂不是两全其美吗?
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