跟着能量密度的不断进步，特别是选用含硅负极的高比能锂离子电池，因为首效较低，补锂工艺的运用就显得尤为火急。现在最为常见的补锂工艺是负极补锂办法，既选用锂粉和锂箔等工艺补偿负极在初次充电进程中不可逆容量丢失，此外另一种正在研讨的补锂办法是正极补锂工艺，既在正极增加少数高容量的含锂氧化物，例如Li5FeO4资料，运用正极贮存额定的Li，以补偿初次放电进程中的Li丢失。这两种补锂办法各有优势，今日咱们就一起来讨论和比照一下两种补锂办法。
拓宽：硅负极的首效问题
纯Si在彻底嵌锂状态下，比容量可以到达4200mAh/g(Li4.4Si)，可是也伴跟着高达300%的体积胀大，这会导致纯硅资料在嵌锂进程中会产生颗粒破碎和分解，负极掉料，导致资料循环进程中容量衰降非常严峻。为了战胜硅负极资料这一难题，人们测验将纯硅制成纳米颗粒以按捺Si颗粒的胀大，可是实际上这一战略并不成功，相关的核算标明只有当纯Si颗粒的粒径小于晶胞尺度时才或许彻底按捺Si颗粒的体积胀大，这显然是无法做到的，因而纳米化也仅仅是做到了减轻Si负极颗粒的体积胀大，一起纳米颗粒较大的比表面积还会形成负极与电解液之间的副反响明显增加。此外另一种战略便是将Si资料制成“葡萄干面包”结构，也便是将纳米Si颗粒涣散在石墨海洋之中，运用石墨吸收掉Si颗粒在充放电进程中的体积胀大，但该办法也并不完美，首要资料的比容量很低，因为石墨含量很高，因而大多数此类的硅碳负极的比容量仅为400-500mAh/g，一起此类硅碳资料循环寿数也并未得到太多的改进。
因为纯Si资料存在上述种种问题，人们开端测验选用别的一种硅的氧化物——SiOX作为负极资料，Si-O键的键能是Si-Si键能的两倍，一起在嵌锂的进程中，Li会与资猜中的O元素产生反响，生成LiXO，这些Li的氧化物随后失掉活性，在氧化亚硅的颗粒的内部成为一层缓冲层，然后能在充放电进程很好的按捺资料的体积胀大，改进资料的循环功能。因为SiOx初次嵌锂的进程中会生成金属锂氧化物LiXO，这导致氧化亚硅资料的初次库伦功率仅为70%左右，近年来经过许多的技能改进，初次功率也紧紧进步了80%左右，这与石墨资料的90%还有很大的距离，因而为了发挥SiOX资料高比容量的优势，需求凭借补锂工艺，补偿初次嵌锂进程中不可逆的容量丢失。
正极补锂工艺和负极补锂工艺比照
现在补锂工艺首要分为两大类;1)负极补锂工艺;2)正极补锂工艺，其间负极补锂工艺是咱们最为常见的补锂办法，例如锂粉补锂和锂箔补锂，都是现在各大厂商正在要点开展的补锂工艺。锂粉补锂工艺最早由FMC公司提出，FMC公司为此研制了慵懒锂粉，经过喷洒和匀浆参加等工艺将适量的锂粉参加到负极之中。锂箔补锂也是近年来新式的补锂工艺，将金属锂箔碾压致数微米的厚度，然后与负极复合、碾压。电池在注液后这些金属Li敏捷与负极反响，嵌入到负极资料之中，然后进步资料的初次功率。可是这些办法都不得不面临一个问题——“金属锂的安全性问题”，金属锂是高反响活性的碱金属，可以与水剧烈反响，使得金属锂对环境的要求非常高，这就使得这两种负极补锂工艺都要投入巨资对出产线进行改造，收购贵重的补锂设备，一起为了确保补锂作用，还需对现有的出产工艺进行调整。
比较于高难度、高投入的负极补锂工艺，正极补锂就显得朴素多了，典型的正极补锂的工艺是在正极匀浆的进程中，向其间增加少数的高容量正极资料，在充电的进程中，剩余的Li元素从这些高容量正极资料脱出，嵌入到负极中补偿初次充放电的不可逆容量。例如美国阿贡国家实验室的Xin Su等人，就经过在LiCoO2正极里增加7%的Li5FeO4(LFO)资料，使得电池的初次功率进步了14%，并明显的改进了电池的循环功能。Li5FeO4资料的理论比容量可达700mAh/g，而且简直一切的容量不可逆，完结脱锂后资料敏捷失活，不再参加充放电反响，脱锂方程式：Li5FeO4?4Li++4e-+LiFeO2+O2。
来自德国的Giulio Gabrielli等人则采取了将两种正极活性物质：LiNi0.5Mn1.5O4和Li1+XNi0.5Mn1.5O4混合运用的办法，Li1+XNi0.5Mn1.5O4在电池初次充电的进程中可以供给额定的Li，补偿负极初次嵌锂进程中丢失的Li，在彻底脱锂后Li1+XNi0.5Mn1.5O4就转化为彻底活性的LiNi0.5Mn1.5O4，因而该办法关于正极电极的成分彻底没有影响，Li1+XNi0.5Mn1.5O4可以看作是暂时存储了剩余Li的正极资料，经过改动Li1+XNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.5Mn1.5O4的份额，就可以对正极可以额定供给的Li数量进行操控，以习惯不同初次功率的负极。
经过上述的剖析，咱们不难发现，正极补锂工艺最大的优势是工艺简略，不需求对现有的锂离子电池出产工艺进行改动，也不需求对现有的出产车间进行改造，不需求收购贵重的补锂设备，更为重要的是正极补锂使补锂工艺的安全性大大进步，但在正极补锂进程中或许会导致正极的活性物质的份额下降，例如运用Li5FeO4时，需求到达7%的含量，而这些补锂后的产品是没有活性，因而影响了锂离子电池能量密度的进一步进步。
比照两种补锂办法，笔者愈加看好正极补锂。负极补锂工艺条件苛刻，出资大，而且金属锂的运用形成较大的安全危险，比较之下，正极补锂工艺简略，不需求对现有的产线和工艺进行改造，出资小，没有安全性危险，Giulio Gabrielli等人开发的正极补锂工艺处理了补锂产品影响正极成分的问题，尽管现在该技能仅运用在LiNi0.5Mn1.5O4资料上，可是经过相关技能研制，这一补锂工艺信任也可以运用比如NCM和NCA等三元资料上，进步电池的初次功率。
