為了克服硅負極材料膨脹這一難題，人們嘗試將純硅制成納米顆粒以抑制Si顆粒的膨脹，但是實際上這一策略并不成功，相關(guān)的計算表明只有當純Si顆粒的粒徑小于晶胞尺寸時才可能完全抑制Si顆粒的體積膨脹，這顯然是無法做到的，因此納米化也僅僅是做到了減輕Si負極顆粒的體積膨脹，同時納米顆粒較大的比表面積還會造成負極與電解液之間的副反應顯著新增。此外另一種策略就是將Si材料制成葡萄干面包結(jié)構(gòu)，也就是將納米Si顆粒分散在石墨海洋之中，利用石墨吸收掉Si顆粒在充放電過程中的體積膨脹，但該方法也并不完美，首先材料的比容量很低，由于石墨含量很高，因此大多數(shù)此類的硅碳負極的比容量僅為400-500mAh/g，同時此類硅碳材料循環(huán)壽命也并未得到太多的改善。

由于純Si材料存在上述種種問題，人們開始嘗試采用另外一種硅的氧化物SiOX作為負極材料，Si-O鍵的鍵能是Si-Si鍵能的兩倍，同時在嵌鋰的過程中，Li會與材料中的O元素發(fā)生反應，生成LiXO，這些Li的氧化物隨后失去活性，在氧化亞硅的顆粒的內(nèi)部成為一層緩沖層，從而能在充放電過程很好的抑制材料的體積膨脹，改善材料的循環(huán)性能。由于SiOx首次嵌鋰的過程中會生成金屬鋰氧化物LiXO，這導致氧化亞硅材料的首次庫倫效率僅為70%左右，近年來經(jīng)過諸多的技術(shù)改進，首次效率也緊緊提高了80%左右，這與石墨材料的90%還有很大的差距，因此為了發(fā)揮SiOX材料高比容量的優(yōu)勢，要借助補鋰工藝，補充首次嵌鋰過程中不可逆的容量損失。

目前補鋰工藝重要分為兩大類；1)負極補鋰工藝；2)正極補鋰工藝，其中負極補鋰工藝是我們最為常見的補鋰方法，例如鋰粉補鋰和鋰箔補鋰，都是目前各大廠商正在重點發(fā)展的補鋰工藝。鋰粉補鋰工藝最早由FMC公司提出，F(xiàn)MC公司為此研發(fā)了惰性鋰粉，通過噴灑和勻漿加入等工藝將適量的鋰粉加入到負極之中。鋰箔補鋰也是近年來新興的補鋰工藝，將金屬鋰箔碾壓致數(shù)微米的厚度，然后與負極復合、碾壓。電池在注液后這些金屬Li迅速與負極反應，嵌入到負極材料之中，從而提升材料的首次效率。但是這些方法都不得不面對一個問題金屬鋰的安全性問題，金屬鋰是高反應活性的堿金屬，能夠與水劇烈反應，使得金屬鋰對環(huán)境的要求十分高，這就使得這兩種負極補鋰工藝都要投入巨資對生產(chǎn)線進行改造，采購昂貴的補鋰設(shè)備，同時為了保證補鋰效果，還需對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝進行調(diào)整。

相比于高難度、高投入的負極補鋰工藝，正極補鋰就顯得樸實多了，典型的正極補鋰的工藝是在正極勻漿的過程中，向其中添加少量的高容量正極材料，在充電的過程中，多余的Li元素從這些高容量正極材料脫出，嵌入到負極中補充首次充放電的不可逆容量。例如美國阿貢國家實驗室的XinSu等人，就通過在LiCoO2正極里添加7%的Li5FeO4(LFO)材料，使得電池的首次效率提高了14%，并顯著的改善了電池的循環(huán)性能。Li5FeO4材料的理論比容量可達700mAh/g，并且?guī)缀跛械娜萘坎豢赡?，完成脫鋰后材料迅速失活，不再參與充放電反應，脫鋰方程式：Li5FeO4®4Li++4e-+LiFeO2+O2。

來自德國的GiulioGabrielli等人則采取了將兩種正極活性物質(zhì)：LiNi0.5Mn1.5O4和Li1+XNi0.5Mn1.5O4混合使用的方法，Li1+XNi0.5Mn1.5O4在電池首次充電的過程中能夠供應額外的Li，彌補負極首次嵌鋰過程中損失的Li，在完全脫鋰后Li1+XNi0.5Mn1.5O4就轉(zhuǎn)化為完全活性的LiNi0.5Mn1.5O4，因此該方法關(guān)于正極電極的成分完全沒有影響，Li1+XNi0.5Mn1.5O4可以看作是臨時存儲了多余Li的正極材料，通過改變Li1+XNi0.5Mn1.5O4和LiNi0.5Mn1.5O4的比例，就可以對正極可以額外供應的Li數(shù)量進行控制，以適應不同首次效率的負極。

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補鋰工藝對鋰離子電池容量的影響

圖2補鋰工藝對鋰離子電池容量的影響

通過上述的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，正極補鋰工藝最大的優(yōu)勢是工藝簡單，不要對現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)工藝進行改變，也不要對現(xiàn)有的生產(chǎn)車間進行改造，不要采購昂貴的補鋰設(shè)備，更為重要的是正極補鋰使補鋰工藝的安全性大大提高，但在正極補鋰過程中可能會導致正極的活性物質(zhì)的比例下降，例如使用Li5FeO4時，要達到7%的含量，而這些補鋰后的產(chǎn)物是沒有活性，因此影響了鋰離子電池能量密度的進一步提高。