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本文主要介绍如何提高锂电池的首效，例如：当正极首效为86%、负极首效为91%时，全电池的首效为86%，与较低的正极相等。
提高锂离子电池的首效，即首次库仑效率（ICE），是电池研究领域中的一个重要课题。以下是一些提高锂离子电池首效的策略和方法：首效的意义：
1.首效反应了材料的实际嵌锂程度，实际放出容量
2.通过扣电数据和首效可以侧面反应成膜消耗Li量
3.首效越高，证明正极成膜不可逆锂损失消耗少，代表可恢复容量高，正极材料又较贵，从侧面起到降本增效作用。
首效偏低可能的原因：
1. 正极材料结构不稳定，脱锂后造成结构坍塌，再也无法嵌入锂离子。
2. 负极材料的比表面积过大，成膜需要消耗更多锂源。
3. N/P比大，负极过量过多，成膜消耗锂离子多。
3.化成工艺设置不匹配，导致成膜过厚，过渡消耗锂源。
4.电解液中如PC等使石墨发生剥离，导致首效偏低。
提升首效的解决方法：
1. 预锂化技术：通过在电池制造过程中预先向负极材料中添加额外的锂源，以补偿首次充放电过程中的不可逆锂损失。例如，中国科学院上海硅酸盐研究所张涛团队采用“微刻碳”技术制备的锂化硅碳负极材料，通过原位预锂化提高了化学稳定性和首次库仑效率。
2. 材料结构调控：通过纳米结构设计，如纳米线、纳米颗粒或多孔结构，来减少硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀，从而提高其结构稳定性和循环性能。
3. 界面工程：通过优化电极与电解液之间的界面，例如使用氟化锂（LiF）在硅材料表面形成选择性优先包覆，减少锂化副反应，提高库伦效率。
4. 电解液添加剂：使用特定的电解液添加剂，如氟代碳酸乙烯酯（FEC）等，以改善电池的SEI（固态电解质界面）层，减少不可逆的锂消耗。
5. 粘结剂优化：选择合适的粘结剂，以增强电极材料与导电剂之间的结合力，减少活性材料的脱落。
6. 掺杂和合金化：通过在硅负极材料中掺杂其他元素，如锗（Ge）或锡（Sn），来降低“死锂”残留，提高首圈库仑效率。南京大学朱嘉教授研究组通过在硅负极材料中掺杂锗，将首圈库仑效率提升至约94%。
7. 减小比表面积：选择比表面积较小的负极材料，负极材料比表面积越大，需要消耗用于形成SEI膜的锂离子越多，首效就越低。对于目前常用的石墨或中间相负极材料，首次效率一般在90~92%之间。而对于钛酸锂这种几乎不会形成SEI膜的材料，首次效率会明显提高，有97%左右。另外对于目前新兴的硅碳负极材料，由于硅负极首次效率只有50%，因此硅碳负极首次效率会随着硅含量的增加而逐步降低。
8. 优化N/P比设计：一般的N/P越大，负极过量过多，形成SEI膜消耗的锂离子就越多。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以达到最佳的首效提升效果。实际应用时，需要根据电池的具体类型和使用条件来选择最合适的策略。
来源： 钠锂有未来
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