物理所/国家纳米中心AFM：LiFePO4预锂化的可行性评估

磷酸铁锂（LiFePO₄）因其低成本和高循环稳定性而被广泛用作储能锂离子电池（LIBs）的正极材料。然而，LiFePO₄的低理论比容量使其初始容量损失更令人担忧。因此，在LiFePO₄基LIBs的能量密度和/或寿命延长方面，通过预锂化和在LiFePO₄中应用牺牲性富锂添加剂来进行锂补偿迫在眉睫。

中科院物理所王兆翔、王雪锋、国家纳米中心高玉瑞等通过电化学和化学方法对LiFePO₄进行了预锂化，并在初始充电容量和循环稳定性等电化学评估的基础上证明了其可行性。

图1 电化学预锂化及电化学性能评价

具体而言，这项工作在不降低LiFePO₄电化学和机械性能的情况下，以化学和电化学方式将锂离子预嵌入在商用LiFePO₄中。结果，在预锂化的LiFePO₄中获得了25–30 mAh g⁻¹的额外锂离子提取容量，这足以补偿全电池中初始循环中损失的锂。同时，预锂化的LiFePO₄电极的循环性能和空气稳定性与未预锂化制备的电极片相当。

图2 SEI形成及其对锂离子扩散的影响

基础研究表明，预嵌入的锂离子占据了LiFePO₄中的八面体Fe位和四面体P位，此外，在首次充电后，由预嵌入锂引起的轻微结构变化得以恢复。进一步的评价表明，化学预锂化仅略微影响其机械性能（电极的拉伸强度、LiFePO₄从铝集流体的剥离强度等）。总体而言，这项工作证明了LiFePO₄中化学和电化学预锂化的可行性，并为进一步提高LiFePO₄基锂离子电池的能量密度和/或延长其寿命开辟了新途径。

图3 化学预锂化及其对电极的影响

Feasibility of Prelithiation in LiFePO4. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202210032

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物理所/国家纳米中心AFM：LiFePO4预锂化的可行性评估

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