中國(guó)粉體網(wǎng)訊 當(dāng)新能源車(chē)電池容量衰減30%，續(xù)航焦慮便如影隨形。相對(duì)傳統(tǒng)更換電池動(dòng)輒7-8萬(wàn)的費(fèi)用，一針成本不過(guò)幾千元的“藥劑”，能讓瀕臨退役的新能源汽車(chē)電池重獲新生，續(xù)航能力恢復(fù)到出廠(chǎng)時(shí)的100%。
2025年初，央視報(bào)道了復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種像“藥物”一樣的鋰載體分子，通過(guò)注射方式補(bǔ)充電池中的鋰離子，讓舊電池恢復(fù)健康，引發(fā)新能源行業(yè)的廣泛關(guān)注。
這項(xiàng)技術(shù)猶如給老化電池注入“強(qiáng)心劑”，讓使用過(guò)的鋰電池在經(jīng)歷12000次充放電循環(huán)后，依然能保持接近新電池的初始狀態(tài)。修復(fù)成本不到電池更換費(fèi)用的10%，且兼容各類(lèi)電池型號(hào)。曾經(jīng)困擾新能源車(chē)主的續(xù)航焦慮和電池更換難題，突然有了全新的解決方案。
鋰離子電池為何衰退？
鋰離子電池在首次充放電過(guò)程中，電解液會(huì)發(fā)生不可逆分解，在負(fù)極表面生成固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI膜）。固態(tài)電解質(zhì)膜具有良好的離子導(dǎo)電性和電子絕緣性，在保證鋰離子自由進(jìn)出的同時(shí)，穩(wěn)定負(fù)極的結(jié)構(gòu)，使負(fù)極具有穩(wěn)定循環(huán)的能力。但是同時(shí)，SEI膜的產(chǎn)生也會(huì)消耗來(lái)自正極的活性鋰，減少電池的容量。
補(bǔ)鋰技術(shù)的應(yīng)用
通過(guò)補(bǔ)鋰技術(shù)解決負(fù)極在首次充放電過(guò)程中活性鋰損失可以提高電池的能量密度和循環(huán)性能。補(bǔ)鋰技術(shù)可分為正極補(bǔ)鋰與負(fù)極補(bǔ)鋰。
正負(fù)極補(bǔ)鋰策略對(duì)比
負(fù)極補(bǔ)鋰，即在循環(huán)前在負(fù)極提前存儲(chǔ)一部分活性鋰，補(bǔ)償SEI膜的消耗，提高后續(xù)循環(huán)中的放電容量。負(fù)極補(bǔ)鋰分為物理補(bǔ)鋰，化學(xué)補(bǔ)鋰和電化學(xué)補(bǔ)鋰。物理補(bǔ)鋰是使用鋰箔或鋰粉在負(fù)極上引入鋰源�；瘜W(xué)補(bǔ)鋰是通過(guò)化學(xué)試劑鋰化負(fù)極，一般使用正丁基鋰、碘化鋰使負(fù)極表面預(yù)先形成SEI膜。電化學(xué)鋰化是將負(fù)極材料與鋰片組裝半電池并進(jìn)行充放電，在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的SEI膜后將負(fù)極片拆下來(lái)再與正極組裝成電池。
相較于負(fù)極補(bǔ)鋰，正極補(bǔ)鋰材料可以直接在正極漿料的勻漿過(guò)程中添加，無(wú)需額外的工藝改進(jìn)且成本較低，過(guò)程更加簡(jiǎn)單，操作更加安全，而更加適合現(xiàn)在的鋰離子電池制造工藝，近年來(lái)受到產(chǎn)業(yè)界的青睞。
正極補(bǔ)鋰技術(shù)分類(lèi)
從技術(shù)路線(xiàn)上進(jìn)行劃分，正極補(bǔ)鋰技術(shù)主要分為過(guò)嵌鋰正極材料設(shè)計(jì)和正極補(bǔ)鋰劑添加兩類(lèi)途徑。
過(guò)嵌鋰正極材料
過(guò)嵌鋰正極材料是指具有過(guò)鋰化特點(diǎn)的正極材料，通過(guò)對(duì)正極材料進(jìn)行過(guò)鋰化設(shè)計(jì)處理如化學(xué)補(bǔ)鋰或者電化學(xué)補(bǔ)鋰的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，常見(jiàn)的過(guò)鋰化設(shè)計(jì)正極材料有NCM，NCA，Li1+xMn2O4，Li1+xMn1.5Ni0.5O4等。
過(guò)嵌鋰正極材料設(shè)計(jì)是指通過(guò)對(duì)正極材料進(jìn)行過(guò)鋰化設(shè)計(jì)，處于過(guò)鋰化狀態(tài)的正極材料在首圈充電時(shí)釋放出不可回嵌的鋰離子從而彌補(bǔ)電池的活性鋰損失。通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)方法對(duì)正極材料進(jìn)行設(shè)計(jì)制備，得到含有過(guò)量鋰的“富鋰”正極材料。但過(guò)嵌鋰正極材料設(shè)計(jì)過(guò)程較為復(fù)雜，使用的有機(jī)溶劑危險(xiǎn)性大，且操作過(guò)程需要惰性氣氛保護(hù)，制約了這類(lèi)補(bǔ)鋰策略的應(yīng)用前景。
正極補(bǔ)鋰添加劑
由于過(guò)鋰化正極材料設(shè)計(jì)在規(guī)模化應(yīng)用中的限制，基于正極補(bǔ)鋰添加劑的方法成為近年來(lái)主流的正極補(bǔ)鋰技術(shù)。
正極補(bǔ)鋰劑添加是指將補(bǔ)鋰添加劑加入到正極材料體系中，在首次充電時(shí)補(bǔ)鋰添加劑脫出鋰來(lái)補(bǔ)償SEI膜形成過(guò)程中損失的活性鋰，且脫出的鋰離子不再回嵌。
在正極預(yù)鋰化中，添加富鋰化合物的方法產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展較快，目前研究較多的補(bǔ)鋰添加劑有富鋰鐵酸鋰（LFO），富鋰鎳酸鋰（LNO），草酸鋰，氮化鋰等。其中，鎳酸鋰應(yīng)用范圍更高，在三元，磷酸鐵鋰，錳酸鋰體系都可以試用，而鐵酸鋰只能用于磷酸鐵鋰體系，其他電壓不匹配。
正極補(bǔ)鋰可顯著提升鐵鋰電池循環(huán)壽命。據(jù)行業(yè)研究表明，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的LNO補(bǔ)鋰劑可以顯著提升磷酸鐵鋰電池的性能，補(bǔ)鋰組的能量密度和循環(huán)壽命分別提高4.9%和50%。
企業(yè)搶先布局
目前在產(chǎn)業(yè)界，已經(jīng)有多家電池公司及電池材料公司布局補(bǔ)鋰劑研發(fā)與應(yīng)用。
德方納米于去年12月介紹，公司的補(bǔ)鋰增強(qiáng)劑驗(yàn)證進(jìn)展順利，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，在儲(chǔ)能、純電動(dòng)乘用車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、商用車(chē)、電動(dòng)重卡、3C數(shù)碼等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域均擁有獨(dú)家的項(xiàng)目定點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)小批量出貨，出貨量隨著終端項(xiàng)目的釋放節(jié)奏增加。其專(zhuān)注正極補(bǔ)鋰劑的控股子公司——德方創(chuàng)域，于2025年1月、3月及6月分別完成融資，交易金額分別為1.47億、1.5億和1億元。德方創(chuàng)域及其多個(gè)子公司擁有補(bǔ)鋰劑產(chǎn)能5000噸/年，另規(guī)劃產(chǎn)能共達(dá)45000噸/年。
深圳研一自主研發(fā)出LNO（富鋰鎳酸鋰）、LFO（富鋰鐵酸鋰）兩款補(bǔ)鋰添加劑，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)充、激發(fā)電極主材料體系最大潛力，顯著提高鋰電池的能量密度，翻倍提升鋰電池壽命，受到了下游客戶(hù)的高度認(rèn)可。
6月，湖南升容科技年產(chǎn)2000噸鋰電池正極補(bǔ)鋰劑項(xiàng)目投產(chǎn)，據(jù)了解，該項(xiàng)目總投資約2億元，將建設(shè)3條全自動(dòng)化鋰電池正極補(bǔ)鋰劑生產(chǎn)線(xiàn)，主要生產(chǎn)富鋰鎳酸鋰SR21、富鋰鐵酸鋰SR51等產(chǎn)品。
此外，安達(dá)科技在去年10月公告的投資者調(diào)研紀(jì)要中介紹，公司補(bǔ)鋰劑處于中試狀態(tài)，預(yù)計(jì)在2026年能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。
結(jié)語(yǔ)
采用補(bǔ)鋰技術(shù)可以有效提升電池的能量密度及循環(huán)穩(wěn)定性，近年來(lái)受到研究者和產(chǎn)業(yè)界的廣泛研究與關(guān)注。與前期發(fā)展較為成熟的負(fù)極補(bǔ)鋰技術(shù)相比，正極補(bǔ)鋰技術(shù)因其安全性、工藝兼容性等優(yōu)勢(shì)在規(guī)�；a(chǎn)中展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，隨著德方納米等領(lǐng)軍企業(yè)加速產(chǎn)能布局和技術(shù)迭代，正極補(bǔ)鋰劑有望成為提升動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池性能的“標(biāo)配”材料。
參考來(lái)源：
1.梅悅旎等《鋰離子電池正極補(bǔ)鋰技術(shù)研究進(jìn)展》
2.上海證券報(bào)《中國(guó)新技術(shù):“打一針”，讓鋰電池“起死回生”》
3.德方納米公告、東吳證券、常德發(fā)布等
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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