预锂化AEM综述：实现高能量密度电池实际应用的关键

第一作者：张宏强，程俊

通讯作者：慈立杰，李德平，陆敬予

单位：哈尔滨工业大学（深圳）

为了满足对高能量密度电池的需求，合金型和转换型负极材料因其高比能量而受到越来越多的关注。然而，首次循环过程中巨大的不可逆锂损失显著降低了全电池的能量密度，限制了它们的实际应用。研发人员已经开发了各种负极预锂化技术来补偿初始锂损失。同时，正极预锂化被提出并展现出在电化学性能方面的显著增强作用和优异的可扩展性以及与现有电池生产工艺的兼容性。

近日，哈尔滨工业大学（深圳）的慈立杰教授、李德平助理教授和陆敬予助理教授，在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Prelithiation: A Critical Strategy Towards Practical Application of High-Energy-Density Batteries”的综述文章。该综述文章总结了当前的负极和正极预锂化策略的最新研究进展，并讨论了负极预锂化和正极预锂化技术的面临的挑战，提出了未来的改进方向。同时，该综述也可为钠离子电池、钾离子电池和无锂负极的电池体系提供参考。

在过去的十几年中，进一步提高锂离子电池能量密度始终吸引着广大科研人员的关注。高比能量的合金型和转换型负极由于固态电解质界面形成，巨大的体积膨胀，不可逆的副反应，导致库伦效率低，能量密度衰减严重。预锂化策略一直被认为是解决活性锂损失，提高锂离子电池能量密度的最有效途径。遗憾的是，目前还没有成熟的预锂化策略可以完全解决初始容量损失问题。本文综述了当前的负极预锂化和正极预锂化策略的研究进展，并从可控性、成本效益、预锂化容量、安全稳定性、工业兼容性等方面系统总结和评价了负极预锂化策略和正极预锂化策略的优势和挑战。

研究工作目前主要集中在通过负极和正极预锂化策略来提高电池的整体能量密度，但很少关注其带来的负面效果和实际面临应用时的挑战，本文详细总结和评估了负极和正极预锂化策略当前存在的关键问题，包括预锂化试剂的残留、化学和空气稳定性、电化学稳定性和安全性问题。

迄今为止，全电池中附加锂源的演化机理和作用原理尚不明确。本文综述了与负极和正极预锂化相关的问题，并提出了未来的改进方向。未来应发展深入的机理分析方法，明确预锂化机理及其对全电池性能的影响，推动预锂化技术的规模化发展。

Prelithiation: A Critical Strategy Towards Practical Application of High-Energy-Density Batteries, 2023

慈立杰，哈尔滨工业大学（深圳）教授，创新长期“Guojia特聘专家”。2000年博士毕业于清华大学，先后在zhong ke yuan物理所、法国中央理工学院、德国马克斯-普朗克金属所（2004年德国洪堡奖学金）、美国伦斯勒理工学院及莱斯大学担任研究人员。2010年8月后在三星美国圣何塞研究中心担任首席研究员，碳纳米材料实验室主任。2019年4月至今为哈尔滨工业大学（深圳）材料科学与工程学院教授。慈立杰教授在纳米材料及新能源等应用领域有20多年的研发经历，在国际guo ji高端学术期刊发表了300余篇高水平学术论文，论文被引用超过30000次，h因子76。近年来，慈立杰教授带领团队致力于新型储能技术开发及应用，包括高比能硅负极、固态电池、锂空气电池和钠/钾离子电池等。

李德平，哈尔滨工业大学（深圳）助理教授，深圳市Gaocengci人才，主要从事锂空气电池、固态电池和钠/钾离子电池研究，已发表SCI论文60余篇，引用2000余次，h因子24。以第一或通讯作者在Ener. Environ. Sci. (2)、Adv. Energy Mater. (3)、Adv. Functi. Mater.、Ener. Storage Mater. (3)、Science Bulletin等能源材料领域高水平期刊发表论文33篇，其中JCR一区24篇，ESI高被引论文2篇，封面论文3篇。已申请国家发明专利15项，授权5项。

陆敬予，哈尔滨工业大学（深圳）助理教授。分别从西北工业大学，哈尔滨工业大学，新加坡南洋理工大学获得学士，硕士，博士学位，先后在新加坡国立大学，美国哈佛大学和英国剑桥大学进行博士后研究。2020年6月加入哈尔滨工业大学（深圳）任助理教授。研究方向主要为二次电池，原位透射电镜和传感器。在Chem, Nature Communications, ACS Energy Letters, Nano Letters和Carbon等国际期刊上发表SCI论文二十余篇，曾获得澳大利亚研究理事会(ARC)颁发的“发现早期职业研究人员奖”(Discovery Early Career Researcher Award)。担任Applied Energy等十余个国际期刊的审稿人。

张宏强，哈尔滨工业大学（深圳）2020级博士研究生。2019年硕士毕业于哈尔滨工业大学，曾就职于比亚迪动力电池研发事业部。已发表SCI论文十余篇，主要从事预锂化和固态电池方面的研究。

程俊，哈尔滨工业大学（深圳）2020级博士研究生。分别于吉林大学、山东大学获得学士学位（2017年）和硕士学位（2020年，导师：慈立杰教授）。主要从事固态电池方面研究，已发表SCI论文30余篇，其中以第一/共一作者在Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Eng. J.等能发表论文6篇，引用500余次，h因子14。已申请国家发明专利五项，授权两项。

课题组常年招收博士后研究人员（电化学方向储能技术及储能新材料相关领域），待遇丰厚。有意者请联系李老师lideping@hit.edu.cn（附个人简历、个人代表作）。

详细信息可见：http://muchong.com/t-14933398-1