為進一步提高電池綜合性能，眾電池巨頭正在加碼布局補鋰劑。據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局公告，今年4月寧德時代取得了一項國際專利申請，專利名為“正極補鋰材料及制備方法、正極片、二次電池和用電裝置”;億緯鋰能取得一項名為“一種負(fù)極片化學(xué)補鋰裝置及其補鋰方法”。

“在本發(fā)明中，負(fù)極片化學(xué)補鋰裝置用化學(xué)鋰化試劑進行補鋰，可避免鋰離子在充放電過程局部析鋰風(fēng)險，補償了石墨和石墨/硅復(fù)合極片首次充電過程中SEI膜的損耗，極大地提高了補鋰技術(shù)制成過程中的安全性能、電池的首效和能量密度，可以實現(xiàn)負(fù)極化學(xué)批量補鋰生產(chǎn)?！眱|緯鋰能專利摘要如是描述。

除此之外，比亞迪申請了一項名為“補鋰添加劑及其制備方法和應(yīng)用”的專利。據(jù)悉，該添加劑不僅能夠快速脫出活性鋰，補充首次充電時的鋰損失，而且添加劑的包覆層為含有偕胺肟基的聚合物，該聚合物對過渡金屬離子具有強的螯合能力，從而可以大大降低過渡金屬元素溶出的風(fēng)險，使電池具有良好的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能。

“從鋰電池的技術(shù)發(fā)展趨勢來說，延長電池的使用壽命，同時減少容量衰減是重要的技術(shù)突破方向。補鋰技術(shù)正成為解決這些問題的有效手段?！睒I(yè)內(nèi)人士指出。據(jù)研究機構(gòu)預(yù)測的數(shù)據(jù)，到2029年全球補鋰劑市場規(guī)模將達到約24億美元，未來幾年復(fù)合增長率達99.5%。

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激發(fā)正負(fù)極最大潛力

補鋰劑屬于一種功能助劑，使用量雖然并不大，但可以起到“四兩撥千金”的效果，通過精準(zhǔn)補鋰激發(fā)正負(fù)極材料的最大潛力，極少的用量就可以有效提升電池性能，適用于各種體系的鋰電池材料。據(jù)國內(nèi)某材料廠商介紹，通過添加補鋰劑可以提升電池的能量密度5%以上，循環(huán)壽命可提升100%。

“在鋰電池充放電的過程中，鋰離子從正極遷移到負(fù)極，會在負(fù)極內(nèi)嵌一部分鋰(使其)無法脫出，同時在負(fù)極會形成SEI膜，電池內(nèi)部可以運載電荷的鋰離子減少，電池就會出現(xiàn)不可逆的容量下降現(xiàn)象?！睒I(yè)內(nèi)人士分析，補鋰劑則能夠有效彌補缺失的鋰離子。

根據(jù)補鋰的方式不同，補鋰劑主要分為正極補鋰劑以及負(fù)極補鋰劑。正極補鋰通常采用電化學(xué)法，通過在正極添加材料讓電池在充電過程中通過材料分解釋放出活性鋰。而負(fù)極補鋰則包括自放電補鋰、物理補鋰、化學(xué)補鋰以及電化學(xué)補鋰等多種技術(shù)方法。

“正極補鋰相對來說較為簡單，可以在正極漿料勻漿過程中添加，無需額外的工藝改進且成本較低?！睒I(yè)內(nèi)人士表示。比如，富鋰鐵酸鋰(LFO)、富鋰鎳酸鋰(LNO)能夠滿足理想正極補鋰材料諸多要求，雖生產(chǎn)仍存在難點，但龍頭企業(yè)已解決，因此最先實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

不過負(fù)極補鋰目前則存在諸多產(chǎn)業(yè)化難題待解決，比如反應(yīng)不可控、可能形成枝晶、化學(xué)不穩(wěn)定以及使用條件苛刻等。

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寧德/億緯/欣旺達等爭相加碼

截至目前，包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、國軒高科、欣旺達、比克動力、珠海冠宇等車企和電池廠商，以及德方納米、深圳研一、石大勝華、杉杉能源等材料企業(yè)都已經(jīng)布局補鋰技術(shù)。

早在2021年，上汽智己全球首發(fā)的兩款量產(chǎn)定型車，就搭載了上汽與寧德時代共同研發(fā)的摻硅補鋰電池，電芯能量密度達300Wh/kg。同年，蔚來汽車發(fā)布150kWh固態(tài)電池包，采用無機預(yù)鋰化硅碳負(fù)極技術(shù)，電芯能量密度達到360Wh/kg。另外，國軒高科亮相的210Wh/kg的磷酸鐵鋰電芯，采用高克容量硅負(fù)極材料和預(yù)鋰化技術(shù)。

據(jù)了解，億緯鋰能開發(fā)的補鋰劑添加有Li2O和金屬M，包覆了外殼SiOx和碳。通過包覆處理，可以提高材料的導(dǎo)電性以及金屬的穩(wěn)定性，減少其溶出。欣旺達采用釩氧鋰鹽Li4+xV2O5作為正極補鋰添加劑，用在高鎳-硅高能量密度體系，顯著提升電芯首效，進而提升電芯能量密度。

在材料企業(yè)方面，據(jù)德方納米透漏，該公司年產(chǎn)5000噸補鋰劑已建成投產(chǎn)，目前已獲得海內(nèi)外多家客戶的項目認(rèn)證，在儲能、純電動乘用車、商用車、電動重卡、插電式混合動力汽車等應(yīng)用領(lǐng)域均有獨家項目定點。據(jù)悉，德方納米目前推出的第一款補鋰劑是富鋰鐵酸鋰正極補鋰材料，理論克容量可達800mAh/g以上。

據(jù)了解，深圳研一研發(fā)出富鋰鎳酸鋰和富鋰鐵酸鋰兩款補鋰添加劑，可實現(xiàn)精準(zhǔn)補充、激發(fā)電極主材料體系潛力。該公司已投資超10億元在深圳建有2.25萬噸補鋰添加劑產(chǎn)能。石大勝華目前已經(jīng)具有中試產(chǎn)線產(chǎn)能150噸補鋰劑產(chǎn)能。2022年2月，石大勝華曾擬投資9.35億元在四川眉山投資建設(shè)2萬噸/年正極補鋰劑項目。

另外，萬潤新能透露公司補鋰劑產(chǎn)品初步小試樣品評測，小試容量可達700mAh/g，目前正在規(guī)劃建設(shè)中試線。近期，該公司獲得一項名為“一種補鋰劑Li5FeO4的制備方法”發(fā)明專利，通過將補鋰劑原材料進行混料、研磨、噴霧干燥、燒結(jié)和粉碎，得到粒徑小且碳包覆的Li5FeO4補鋰材料。

“補鋰添加劑這種精細(xì)化工原料，相當(dāng)于工業(yè)味精，占總配料不足5%的量，就能讓電池產(chǎn)品性能大大增強，甚至打破天花板?！眹鴥?nèi)某材料廠商負(fù)責(zé)人表示，隨著行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來補鋰劑必將大放異彩。