初始庫侖效率(ICE)是全電池設計的關鍵,因為它對活性材料的利用率起著決定性的作用,從而影響適用電池的總重量。
然而,大多數關于硅負極LIBs的研究都集中在實驗室。在實驗研究中,通常采用金屬鋰作為對電極,但鋰通常過量,這使得第一次嵌鋰過程中SEI膜形成和副反應引起的Li+損失不會顯著惡化循環穩定性。
在全電池中,鋰離子的供應是有限的,主要來自含鋰的正極。鋰離子的任何損失都會極大地損害整個電池的能量密度和循環穩定性。因此,Si負極的低ICE成為限制全電池實際能量密度的關鍵因素,也是當前研究的重點和難點。
為了提高硅負極的ICE,已經提出了許多策略,例如電解質添加劑、比表面積控制和預鋰化。其中,預鋰化被認為是提高硅負極ICE的有效且可靠的途徑。
總的來說,負極預鋰化的成熟度較高,也是目前動力鋰電池生產企業采用的主要方法之一。然而,高成本和安全問題是預鋰化不可避免的一部分。
相比之下,正極預鋰化材料顯示出更高的開路電壓(> 1 V)和更好的環境穩定性。此外,一些正極預鋰化添加劑通常與現有的極性溶劑(如NMP)具有更好的相容性,使其在電池行業中非常實用。
另一方面,除了不可逆容量損失外,還需要確認可逆容量損失。對于可逆容量損失,需要包括材料工程在內的綜合策略,以抑制循環過程中重新暴露表面的連續副反應。