作为一种提升电池性能的利器,补锂剂受到越来越多锂电企业的重视。近期,国家知识产权局信息显示,多个锂电池相关企业申请了补锂剂专利。湖北万润申请一项名为“补锂剂及其制备方法、正极极片和二次电池”的专利,该专利有利于解决相关技术中正极补锂存在容易产气、补锂效果差,不利于电池整体性能有效提升的问题。
深圳德方创域申请一项名为“复合补锂材料及其制备方法、正极材料和二次电池”的专利,能够通过粒径不同的富锂颗粒依照粒径大小先后分解释锂,实现全生命周期补锂的效果。浙江锂威能源申请一项名为“一种正极补锂剂、锂离子电池及其制备方法与应用”的专利,不仅能够缓解负极膨胀带来的不利影响,而且有利于提高循环性能,实现长效补锂效果。
除此之外,江苏天合储能申请一项名为“一种电池补锂化成工步的方法”的专利。该方法能够精准控制补锂材料的反应过程,有效优化电池极片界面,防止黑斑、析锂等不良现象,提高锂离子电池的循环性能。
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为何需要进行补锂?
据业内人士分析,在锂电池进行首次充电时,负极表面会形成固态电解质膜(SEI膜),消耗正极脱出的活性锂,带来大量锂的不可逆损失,回到正极中的自由锂离子不足,导致全电池首次库伦效率低和容量下降,同时也会影响电池的循环稳定性。
补锂剂可以分为正极补锂剂和负极补锂剂。正极补锂技术是将补锂材料作为添加剂,在正极匀浆过程中加入,负极补锂主要包括锂箔、锂粉、硅化锂粉、电解锂盐水溶液补锂等。“在确保工艺安全且补锂量不大的情况下,通常进行正极补锂;反之,若需大补锂量,则倾向于负极补锂。”某业内人士指出。
据国内某材料厂商透露,该公司的补锂剂可应用于各种体系的锂离子电池正极材料。其补锂剂通过在电池首次充放电过程中释放活性锂,能补偿锂电池在早期循环中的活性锂损失,并预存额外锂。同时,补锂剂可提升锂电池的能量密度,提高锂电池的循环性能。
随着人工智能的发展,补锂剂的神通越发广大。据报道,复旦大学研究团队通过人工智能设计的“锂载体分子三氟甲基亚磺酸锂”补锂剂,只需像“打疫苗”般注入电池,就能将循环寿命增加30倍以上。该新型补锂剂通过分子级的锂原子传输,解决了传统锂电池活性锂衰减的不可逆问题,实现了对电极材料的原位修复。
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市场需求广阔
目前包括比亚迪、宁德时代、亿纬锂能、欣旺达、比克电池、珠海冠宇、德方纳米、石大胜华、杉杉科技、研一新材料、安普瑞斯等在内的众多企业,都已布局补锂技术。
据某业内人士透露,宁德时代已经将补锂技术与电池管理系统深度耦合,开发出动态补锂算法,让电池健康度始终维持在95%以上。
亿纬锂能开发的补锂剂添Li?O和金属M等,采用SiOx和碳包覆处理,能够增强材料导电性并减少金属溶出,提升循环稳定性。欣旺达在正极材料层中引入补锂剂,并通过优化非法拉第电容、颗粒分散度等参数,显著提升电池的循环性能、倍率性能及安全性能。
德方纳米表示,目前该公司拥有补锂剂产能5000吨/年。该公司通过“润炼”技术进行纳米液相合成补锂剂,具有高适配性、高补锂效率、多功能性、高性价比等特点,并以极致八重功效革新行业补锂技术,可用于包括圆柱、软包、方形及刀片电池在内的全系列电池种类。
据了解,石大胜华已推出两类正极补锂剂,一种是钴基补锂剂,具有高容量特性,适用于提升电池首效和能量密度;一种是铁基补锂剂?,成本较低且安全性较高,适用于大规模储能和动力电池场景。该公司总投资9.35亿元,规划年产2万吨正极补锂剂,其中一期5000吨/年项目已于去年投产,二期1.5万吨/年项目计划2025年建成。
值得注意的是,补锂剂也可以用于固态电池。国内某材料厂商透露,该公司的补锂增强剂产品是固态和半固态电池的重要材料之一,目前已经在部分客户中实际应用,按照测算,固态电池和半固态电池对补锂剂的添加量和比例大于目前的液态电池体系。
未来,补锂剂需求将大幅增加。据某研究机构预测的数据,到2029年全球补锂剂市场规模将超过200亿元,未来几年复合增长率将超过90%,有望在部分高端电动汽车车型中得到广泛应用。


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