新能源汽车行业新技术与新材料专题报告（一）：预锂化与补锂添加剂-220120（19页）.pdf

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1、2022年年1月月20日日新能源汽车行业新技术与新材料专题报告（一）新能源汽车行业新技术与新材料专题报告（一）预锂化与补锂添加剂预锂化与补锂添加剂目录目录CONTENTS11.1. 起因：为何要补锂？起因：为何要补锂？2.2. 正极补锂与补锂添加剂正极补锂与补锂添加剂3.3. 工业化进展工业化进展4.4. 总结总结kYNBvXtQqQqQrR6M8QaQoMqQpNoMiNqQpOlOnPoP8OmMvMvPtRtONZpNsQ2起因：为何要补锂？起因：为何要补锂？I.I.预锂化预锂化II.II. 正极补锂正极补锂vsvs负极补锂负极补锂3 3普遍问题：普遍问题：在锂离子电池首次充电过程中，有

2、机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。为了解决这个问题，人们研究了“预锂化预锂化” 技术技术。资料来源：电动知家电化学预锂化过程电化学预锂化过程牺牲电极的预锂化方法牺牲电极的预锂化方法预锂化：预锂化：提高电池的总容量和能量密度提高电池的总容量和能量密度的有效路径的有效路径4 4“预锂化预锂化”（也被称为也被称为“预嵌锂预嵌锂”、“补锂补锂”）描述的是在锂离子电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子描述的是在锂离子电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子。通过预锂化

3、对电极材料进行补锂通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度以提高电池的总容量和能量密度。预锂化技术包括负极补锂和正极补锂预锂化技术包括负极补锂和正极补锂。资料来源：中信证券研究部典型的预锂化过程典型的预锂化过程补锂的主要方式补锂的主要方式预锂化：预锂化：提高电池的总容量和能量密度提高电池的总容量和能量密度的有效路径的有效路径5 5负极补锂的方式包括锂箔补锂负极补锂的方式包括锂箔补锂、锂粉补锂锂粉补锂、硅化锂粉补锂和电解锂盐水溶液补锂等硅化锂粉补锂和电解锂盐水溶液补锂等。目前负极补锂仍然受限于电池制造工艺上的几大难

4、题目前负极补锂仍然受限于电池制造工艺上的几大难题：金属锂的使用与生产环境金属锂的使用与生产环境、常规溶剂常规溶剂、粘结剂以及热处理过程等粘结剂以及热处理过程等不兼容不兼容，使得负极的补锂之路荆棘丛生使得负极的补锂之路荆棘丛生。作为一种替代的技术路线作为一种替代的技术路线，不少针对正极材料的补锂添加剂得以进入研究范畴不少针对正极材料的补锂添加剂得以进入研究范畴。资料来源：锂电前沿锂箔补锂锂箔补锂锂粉补锂锂粉补锂正极补锂正极补锂vs负极补锂负极补锂6 6与与难度大难度大、高投入的负极补锂相比高投入的负极补锂相比，正极补锂简便得多：正极补锂简便得多：典型的正极补锂是在正极合浆过程中添加少量高容量材料

5、，在充电过程中，Li+从高容量材料中脱出，补充首次充放电的不可逆容量损失。正极补锂因高安全性正极补锂因高安全性、无需改变现有电池生产工艺而最具有工业应用前景无需改变现有电池生产工艺而最具有工业应用前景。目前目前，作为正极补锂添加剂的材料主要作为正极补锂添加剂的材料主要有：富有：富锂化合物锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。资料来源：中信证券研究部正极预锂化过程及其对锂离子电池性能的影响正极预锂化过程及其对锂离子电池性能的影响补锂添加剂的主要材料补锂添加剂的主要材料正极补锂正极补锂vs负极补锂负极补锂7正极补锂与补锂添加剂正极补锂与补锂

6、添加剂I.I.理想的正极补锂剂：四个条件理想的正极补锂剂：四个条件II.II. 常见的正极补锂剂及相关专利常见的正极补锂剂及相关专利8 8理想的正极补锂剂：四个条件理想的正极补锂剂：四个条件补锂材料应展现出足够高的比能量和体积能量密度，通常不可逆容量大于350mA h/g理想的补锂剂电压容量稳定兼容正极补锂材料的脱锂电位应低于正极材料的电压上限，嵌锂电位应低于正极材料的电压下限正极补锂材料应与现在通用的制作工艺和电池体系相兼容正极补锂材料具有良好的环境稳定性，在空气或较干燥的环境下能够保持稳定容量稳定9 9Li2NiO2是一种常见的用于正极补锂的富锂化合物是一种常见的用于正极补锂的富锂化合物，