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預鋰化可以將活性鋰補充到電池中以補償由于在電極表面形成固體電解質界面相（SEI）而導致的鋰消耗，從而提高鋰離子電池（LIBs）的能量密度，特別是對于使用具有低初始庫侖效率(ICE)電極材料的電池。然而，LIBs中的實際預鋰化是一個挑戰，因為大多數具有高比容量的鋰化化合物不穩定且在工業上不相容。

中科院蘇州納米所沈炎賓等通過使用鋰碳(Li-C)微球復合材料證明了一種有效的預鋰化策略。

圖1 P-Li-C與NMP的相容性測試

作者此前的工作已經開發出一種十八烷基膦酸(OPA)自組裝單層(SAM)鈍化鋰碳(P-Li-C)微球復合材料，當作為鋰金屬電池的高容量負極時，該復合材料顯示出出色的循環穩定性。

在這項工作中，作者進一步證明了這種P-Li-C可用作有效且工業兼容的負極預鋰化添加劑。預鋰化可以通過將P-Li-C添加到基于NMP的石墨負極漿料中來進行。鈍化層可以在無形的程度上抑制鋰和NMP之間的劇烈反應。

圖2 石墨||Li半電池和LCO||石墨全電池的性能

研究顯示，僅添加3 wt%的P-Li-C后，石墨||Li半電池的ICE從88.5%提高到 100.5%。4.5 V LiCoO₂(LCO)||石墨全電池的ICE也達到了94.2%。補充鋰源避免了LCO過度脫鋰，從而抑制了高脫鋰電位下的破壞性相變。

結果，預鋰化的LCO||石墨全電池的初始放電容量增加了5.5%，100次循環后的容量保持率提高了7.1 %。這項工作為開發高能量密度和長循環壽命的LIBs提供了一種實用的方法。

圖3 以LCO作為工作電極、石墨作為對電極、Li作為參比電極的三電極電池測試

Practical Prelithiation of 4.5 V LiCoO2||Graphite Batteries by a Passivated Lithium-Carbon Composite. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202106394

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