①硅高性能電池可能會徹底改變儲能潛力；

②但硅陽極中鋰離子的持續損失是下一代鋰離子電池發展的一個重大障礙；

③美國科學家們已經開發出一種易于擴展的方法，有助于減少鋰的損失。

(資料圖片僅供參考)

據報道，高性能硅電池可能會徹底改變儲能潛力，這對于實現氣候目標和發揮電動汽車的全部潛力至關重要。然而，硅陽極中鋰離子的持續損失是下一代鋰離子電池發展的一個重大障礙。

眾所周知，在鋰離子電池首次充電過程中，有機電解液會在石墨等負極表面還原分解，形成固體電解質相界面（SEI）膜， 永久地消耗大量來自正極的鋰，造成首次循環的庫侖效率（ICE）偏低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。為了解決這個問題，人們研究了“預鋰化” 技術。

“預鋰化”（也被稱為“預嵌鋰”、“補鋰”）描述的是在鋰離子電池工作之前向電池內部增加鋰來補充鋰離子。通過預鋰化對電極材料進行補鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總容量和能量密度。

近期，美國萊斯大學George R. Brown工程學院的科學家們已經開發出一種易于擴展的方法來優化預鋰化，這一過程有助于減少鋰的損失，并通過在硅陽極上涂上穩定的鋰金屬顆粒（SLMPs）來提高電池的壽命周期。

萊斯大學化學和生物分子實驗室的工程師Sibani Lisa Biswal發現，在陽極上噴涂顆粒和表面活性劑的混合物，可以使電池壽命延長22%至44%。

“預鋰化是一種策略，旨在補償硅中通常發生的鋰損失。你可以把它想象成表面的底漆，就像你在刷墻的時候，你需要先涂一層底漆，以確保你的油漆粘住。預鋰化使我們能夠‘預充’陽極，從而使電池具有更穩定、更長的循環壽命。”Biswal說。

雖然這些顆粒和預鋰化并不新鮮，但Biswal實驗室能夠以一種能夠輕松集成到現有電池生產工藝中的方式優化工藝。最新研究成果已于近期發表在了《ACS應用能源材料》雜志上。

研究人員還稱，“我們開發的新工藝的一個方面是使用表面活性劑來幫助分散顆粒。它可以讓你有一個均勻的分散。因此，它們不會聚集到電池內部的不同的位置，而是可以均勻分布，”

他們解釋說，將顆粒與不含表面活性劑的溶劑混合將無法形成均勻的涂層。與其他方法相比，噴涂在陽極上更能實現均勻分布。

“噴涂方法與大規模生產兼容，”他們補充說。