阳极预锂化锂离子电池老化过程的演变及分析

韩 策，邱新平，程小露，杨 凯，赵丰刚

(1.清华大学 化学系，北京 100084；2.中国电力科学研究院有限公司，北京 100085；3.宁德时代新能源科技股份有限公司，福建宁德 352100)

储能技术是充分利用电能，调节电网负荷以减轻电网波动的重要手段，其中，利用二次电池储能是储能技术中重要的一环。在二次电池中，锂离子电池因其能量密度高、污染低、无记忆性等特点[1-3]，已成为便携式电子产品及动力汽车的首选电源。经过长期发展，锂离子电池在能量密度上的优势愈发显著，无钴电池的成本也得到了有效控制，这使得锂离子电池作为电化学储能介质更进一步。石墨/磷酸铁锂电池具有优秀的循环稳定性[4]，且具有原料来源广、成本低廉等优势，种种特性使其成为储能领域的有力竞争者。关于石墨负极与磷酸铁锂正极的研究与改性得到较多报道：石墨负极的理论比容量为372 mAh/g，通过嵌入反应进行锂离子的储存与脱出[5]，在首次放电过程中会形成SEI 膜，消耗大量锂离子，与此同时溶剂分子与锂离子易发生共嵌入现象，导致石墨层粉化脱落，导致负极容量衰减[6-7]；磷酸铁锂正极的理论比容量为170 mAh/g，由于磷酸铁结构中的P-O 键较强使得氧原子在高温下不易析出，因此磷酸铁锂具有较好的热稳定性[4]，但受一维通道的限制，存在倍率性能差、导电性低等问题[8]。综上所述，传统石墨/磷酸铁锂电池的寿命衰减主要归因于SEI 膜形成造成的活性锂损失。因此，通过预锂化延长电池寿命这一技术应运而生。……