激发最大潜力！补锂剂撬动电池“天花板”

“在本发明中，负极片化学补锂装置用化学锂化试剂进行补锂，可避免锂离子在充放电过程局部析锂风险，补偿了石墨和石墨/硅复合极片首次充电过程中SEI膜的损耗，极大地提高了补锂技术制成过程中的安全性能、电池的首效和能量密度，可以实现负极化学批量补锂生产。”亿纬锂能专利摘要如是描述。

除此之外，比亚迪申请了一项名为“补锂添加剂及其制备方法和应用”的专利。据悉，该添加剂不仅能够快速脱出活性锂，补充首次充电时的锂损失，而且添加剂的包覆层为含有偕胺肟基的聚合物，该聚合物对过渡金属离子具有强的螯合能力，从而可以大大降低过渡金属元素溶出的风险，使电池具有良好的循环性能、倍率性能和安全性能。

“从锂电池的技术发展趋势来说，延长电池的使用寿命，同时减少容量衰减是重要的技术突破方向。补锂技术正成为解决这些问题的有效手段。”业内人士指出。据研究机构预测的数据，到2029年全球补锂剂市场规模将达到约24亿美元，未来几年复合增长率达99.5%。

激发正负极最大潜力

补锂剂属于一种功能助剂，使用量虽然并不大，但可以起到“四两拨千金”的效果，通过精准补锂激发正负极材料的最大潜力，极少的用量就可以有效提升电池性能，适用于各种体系的锂电池材料。据国内某材料厂商介绍，通过添加补锂剂可以提升电池的能量密度5%以上，循环寿命可提升100%。

“在锂电池充放电的过程中，锂离子从正极迁移到负极，会在负极内嵌一部分锂（使其）无法脱出，同时在负极会形成SEI膜，电池内部可以运载电荷的锂离子减少，电池就会出现不可逆的容量下降现象。”业内人士分析，补锂剂则能够有效弥补缺失的锂离子。

根据补锂的方式不同，补锂剂主要分为正极补锂剂以及负极补锂剂。正极补锂通常采用电化学法，通过在正极添加材料让电池在充电过程中通过材料分解释放出活性锂。而负极补锂则包括自放电补锂、物理补锂、化学补锂以及电化学补锂等多种技术方法。

“正极补锂相对来说较为简单，可以在正极浆料匀浆过程中添加，无需额外的工艺改进且成本较低。”业内人士表示。比如，富锂铁酸锂（LFO）、富锂镍酸锂（LNO）能够满足理想正极补锂材料诸多要求，虽生产仍存在难点，但龙头企业已解决，因此最先实现了工业化生产。

不过负极补锂目前则存在诸多产业化难题待解决，比如反应不可控、可能形成枝晶、化学不稳定以及使用条件苛刻等。

截至目前，包括宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、国轩高科、欣旺达、比克动力、珠海冠宇等车企和电池厂商，以及德方纳米、深圳研一、石大胜华、杉杉能源等材料企业都已经布局补锂技术。

早在2021年，上汽智己全球首发的两款量产定型车，就搭载了上汽与宁德时代共同研发的掺硅补锂电池，电芯能量密度达300Wh/kg。同年，蔚来汽车发布150kWh固态电池包，采用无机预锂化硅碳负极技术，电芯能量密度达到360Wh/kg。另外，国轩高科亮相的210Wh/kg的磷酸铁锂电芯，采用高克容量硅负极材料和预锂化技术。

据了解，亿纬锂能开发的补锂剂添加有Li2O和金属M，包覆了外壳SiOx和碳。通过包覆处理，可以提高材料的导电性以及金属的稳定性，减少其溶出。欣旺达采用钒氧锂盐Li4+xV2O5作为正极补锂添加剂，用在高镍-硅高能量密度体系，显著提升电芯首效，进而提升电芯能量密度。

在材料企业方面，据德方纳米透漏，该公司年产5000吨补锂剂已建成投产，目前已获得海内外多家客户的项目认证，在储能、纯电动乘用车、商用车、电动重卡、插电式混合动力汽车等应用领域均有独家项目定点。据悉，德方纳米目前推出的第一款补锂剂是富锂铁酸锂正极补锂材料，理论克容量可达800mAh/g以上。

据了解，深圳研一研发出富锂镍酸锂和富锂铁酸锂两款补锂添加剂，可实现精准补充、激发电极主材料体系潜力。该公司已投资超10亿元在深圳建有2.25万吨补锂添加剂产能。石大胜华目前已经具有中试产线产能150吨补锂剂产能。2022年2月，石大胜华曾拟投资9.35亿元在四川眉山投资建设2万吨/年正极补锂剂项目。

另外，万润新能透露公司补锂剂产品初步小试样品评测，小试容量可达700mAh/g，目前正在规划建设中试线。近期，该公司获得一项名为“一种补锂剂Li5FeO4的制备方法”发明专利，通过将补锂剂原材料进行混料、研磨、喷雾干燥、烧结和粉碎，得到粒径小且碳包覆的Li5FeO4补锂材料。