Tình trạng nghiên cứu về quá trình phân hủy trước pin lithium và các công nghệ cấp bằng sáng chế liên quan để bổ sung lithium ở Trung Quốc

Trong lần sạc đầu tiên của pin lithium-ion, chất điện phân hữu cơ sẽ phân hủy và phân hủy trên bề mặt của điện cực âm như than chì, tạo thành màng giao diện pha điện phân rắn (SEI), màng này tiêu thụ vĩnh viễn một lượng lớn lithium từ điện cực dương, gây ra độ lệch hiệu suất Coulombic (ICE) của chu kỳ đầu tiên. Thấp, làm giảm dung lượng và mật độ năng lượng của pin lithium-ion.

Các vật liệu graphite hiện tại có mức hao hụt lithium không thể đảo ngược đầu tiên là 5% đến 10%, và đối với các vật liệu anode dung lượng cao, tổn thất lithium đầu tiên thậm chí còn cao hơn (tổn thất khả năng không thể phục hồi của silicon đạt từ 15% đến 35%). Để giải quyết vấn đề này, người ta đã nghiên cứu ra công nghệ nung trước. Vật liệu điện cực được sạc lại bằng lithium thông qua quá trình nung nóng sơ bộ để bù đắp sự mất mát lithium không thể phục hồi do sự hình thành màng SEI, để tăng tổng dung lượng và mật độ năng lượng của pin.

FIRSTEK đã tổng kết những tiến bộ nghiên cứu của công nghệ pre-lithiation trong những năm gần đây từ hai hướng bổ sung lithium trên điện cực âm và bổ sung lithium trên điện cực dương.

Công nghệ bổ sung Anode lithium

Các phương pháp phổ biến trước khi lithi hóa là bổ sung lithi điện cực âm, chẳng hạn như bổ sung lá lithi, bổ sung bột lithi, v.v., hiện đang là các quá trình tiền lithi phát triển quan trọng. Ngoài ra, cũng có các công nghệ tiền chế sử dụng bột silicua liti và dung dịch nước muối liti điện phân.

1. Lá Lithium bổ sung lithium

Bổ sung lá Lithium là công nghệ sử dụng cơ chế tự xả để bổ sung lithium. Điện thế của liti kim loại là -3,05V (so với SHE, điện cực hydro tiêu chuẩn), thấp nhất trong số tất cả các vật liệu điện cực. Do sự tồn tại của hiệu điện thế, khi vật liệu làm điện cực âm tiếp xúc với lá kim loại liti, các điện tử tự động di chuyển đến điện cực âm, kèm theo sự chèn Li + trong điện cực âm.

N. Liu và cộng sự. nhỏ giọt chất điện phân trên điện cực âm của dây nano silicon (SiNWs) được trồng trên nền thép không gỉ, sau đó tiếp xúc trực tiếp với lá kim loại lithium để bổ sung lithium. Thử nghiệm bán tế bào được thực hiện trên điện cực âm sau khi bổ sung lithium. Người ta thấy rằng điện áp mạch hở (OCV) của SiNWs mà không bổ sung lithium là 1,55V, và dung lượng cụ thể của chèn lithium trong lần phóng điện 0,1 C đầu tiên ở 0,01 ～ 1,00 V là 3800 mAh / g; sau khi bổ sung lithium OCV của SiNWs là 0,25 V, và dung lượng cụ thể của lần đầu tiên chèn lithium là 1600mAh / g. Sự thay đổi OCV và công suất riêng của xenlulozơ cho thấy sau khi bổ sung liti, Si đã phản ứng một phần với Li.

J. Hassoun và cộng sự. tiếp xúc trực tiếp điện cực âm thiếc-cacbon (Sn-C) với lá lithi được ngâm trong chất điện phân trong 180 phút để bổ sung lithi. Thử nghiệm với một nửa cell ở 80 mA / g trong 0,01 ~ 2,00V, dung lượng cụ thể không thể thay đổi của Sn-C sau khi bổ sung lithium giảm từ 680 mAh / g (63%) xuống 65 mAh / g (14%). Điện cực âm và LiNi0. 45Co0. 1 triệu 1. 45O4 tạo thành một pin đầy và ICE được thử nghiệm ở tốc độ 1. 0 C ở 3,1 đến 4,8 V là gần 100%, và chu kỳ ổn định và hiệu suất tốc độ tốt; 5,0 C Dung lượng phóng điện riêng đạt 110 mAh / g, chỉ thấp hơn 14% so với dung lượng phóng điện 0,2 C.

Mặc dù điện cực âm có thể được tráng men trước khi tiếp xúc trực tiếp với lá lithi, nhưng mức độ nung trước không dễ kiểm soát chính xác. Việc tưới nước không đủ không thể cải thiện đủ ICE; và việc bổ sung lithium quá mức có thể tạo thành một lớp mạ lithium kim loại trên bề mặt của điện cực âm.

HJ Kim và cộng sự. đã sử dụng một mạch ngắn bên ngoài để bổ sung liti trên điện cực âm oxit silic (c-SiOx) thông qua một lá liti. Thí nghiệm so sánh cho thấy khi điện trở ngắn mạch ngoài là 100 Ω và thời gian ngắn mạch là 30 phút thì ICE có thể đạt cực đại. Thử nghiệm bán tế bào của c-SiOx trước và sau khi bổ sung lithium được thực hiện và trong 5 chu kỳ đầu tiên là 0,07 C ở 0,01 ~ 1,50 V, hiệu suất đồng kết hợp của điện cực trước khi bổ sung lithium là 73,6% và 94,7. %, 96,6%, 97,5% và 98,0%; Hiệu suất đồng kết hợp của điện cực sau khi bổ sung lithium là 94,9%, 95,7%, 97,2%, 97,9% và 98,3%. Pin đầy đủ bao gồm c-SiOx và LiNi0. 8 Co0. 15 Al0. 05 O2, được thử nghiệm ở 2,5 ~ 4,2 V với dòng điện 10 mA / g, và dung lượng xả cụ thể của pin sau khi bổ sung lithium được thay đổi so với trước khi bổ sung lithium. 106. 33 mAh / g tăng lên 165.09mAh / g, ICE tăng từ 58. 85% lên 85. 34%.

ZY Cao và những người khác đã cải thiện tính an toàn của việc bổ sung lithium bằng lá lithium. Điện cực âm cấu trúc ba lớp vật liệu hoạt tính / polyme / kim loại lithium được thiết kế có thể ổn định trong không khí xung quanh (độ ẩm tương đối 10% -30%) trong 30-60 phút, đủ điện cực âm để xử lý. Cấu trúc ba lớp là: một lớp lithium kim loại được lắng điện hóa trên một lá đồng, lớp lithium được phủ một lớp bảo vệ polymethyl methacrylate (PMMA) và một lớp vật liệu hoạt động. Thay đổi độ dày của lớp lithium có thể kiểm soát mức độ bổ sung lithium. Sau khi chất điện phân được bơm vào pin để hòa tan PMMA, lớp lithium và vật liệu hoạt động tiếp xúc trực tiếp với nhau để hoàn thành quá trình phân giải trước. Thử nghiệm với 0,1C ở 0,01 ～ 1, 00 V, sử dụng than chì có cấu trúc ba lớp để bổ sung lithium, ICE tăng từ 92,0% lên 99,7%; sau khi điện cực âm silicon nguyên chất được sạc lại bằng lithium, lần sạc và xả đầu tiên hầu như không bị mất công suất. Mặc dù việc sử dụng lá lithium để bổ sung lithium có tác dụng tốt nhưng quá trình bổ sung lithium cần được hoàn thành trong pin tạm thời hoặc thiết bị điện hóa, và rất khó để mở rộng quy mô.

2. Bột kim loại lithium ổn định (SLMP)

Bột lithium bổ sung lithium đã được đề xuất bởi Formica. SLMP được phát triển có dung lượng cụ thể là 3600 mAh / g, và bề mặt được phủ một lớp mỏng từ 2% đến 5% lithium cacbonat (Li2CO3), có thể sử dụng trong môi trường khô ráo. Có hai cách chính để áp dụng SLMP vào quá trình nung chảy trước của điện cực âm: thêm nó vào trong quá trình trộn hoặc thêm trực tiếp vào bề mặt của điện cực âm.

Hỗn hợp bùn điện cực âm thông thường sử dụng polyvinylidene fluoride (PVDF) / methyl pyrrolidone (NMP) hoặc cao su styrene butadiene (SBR) + carboxymethyl cellulose (CMC) / hệ thống nước khử ion, nhưng SLMP không tương thích với dung môi phân cực. tương thích và chỉ có thể được phân tán trong các dung môi không phân cực như hexan và toluen, vì vậy nó không thể được thêm trực tiếp trong quá trình trộn thông thường. L. Wang và cộng sự. đã sử dụng hệ thống SBR-PVDF / toluen để trộn trực tiếp SLMP trong bùn điện cực graphit. Đầu tiên, graphit và PVDF được trộn trong dung môi NMP và được làm khô để tạo thành graphit phủ PVDF; sau đó SLMP, than chì phủ PVDF và carbon đen dẫn điện được trộn trong toluen; cuối cùng, SBR được thêm vào. Sau khi nung trước điện cực âm bằng SLMP, trong các điều kiện 0,01-1,00 V và 0,05 C, ICE của pin tăng từ 90,6% lên 96,2%.

So với việc thêm nó vào trong quá trình trộn, việc nạp SLMP trực tiếp lên bề mặt của điện cực âm khô sẽ dễ dàng hơn. MW Forney và cộng sự. đã sử dụng SLMP để nung sơ bộ điện cực âm silicon (Si) -cacbon (CNT), và thả dung dịch SLMP / toluen có phần khối lượng 3% lên bề mặt của điện cực âm Si-CNT. Phim, kích hoạt. Sau khi nung sơ bộ, khả năng không thể đảo ngược đầu tiên của điện cực âm giảm từ 20% đến 40%.

G. Ai và cộng sự. SLMP phân tán trong dung dịch xylen chứa 1% SBR / polystyrene để tạo thành bùn SLMP ổn định. Bùn SLMP được phủ trên bề mặt của điện cực âm khô để nhận ra sự phân hủy trước của điện cực âm như than chì và SiO. Sau khi nung sơ bộ, toàn bộ pin bằng vật liệu bậc ba graphite|Nickel-Cobalt-Mangan (NCM) được thử nghiệm ở 0,1 C tại 3,0 ～ 4,2 V, và ICE tăng từ 82. 35% lên 87. 80%; SiO|NCM ICE của toàn bộ pin đã tăng từ 56,78% khi chưa nung lên 88,12% sau khi được nung trước.

3. Bột lithium silicide

So với SLMP kích thước micromet, kích thước (100-200 nm) của bột nano lithium silicide (LixSi) nhỏ hơn, dẫn đến sự phân tán trong điện cực âm tốt hơn. Ngoài ra, LixSi đã ở trạng thái mở rộng, và sự thay đổi thể tích trong chu kỳ sẽ không ảnh hưởng đến cấu trúc của toàn bộ điện cực. Hiện tại, có rất ít nghiên cứu về chất phụ gia bổ sung lithium LixSi, và chỉ có J. Zhao et al. đã nghiên cứu cải tiến hiệu suất và độ ổn định bổ sung lithium của LixSi' Trong khí quyển argon, phản ứng tạo hợp kim của silic và liti kim loại ở 200 ℃ được sử dụng để tổng hợp vật liệu LixSi phủ Li2O. Hệ thống bán tế bào được sạc và phóng điện ở 0,05 C ở 0,01 ～ 1,00 V. Sau khi thêm 15% LixSi, ICE của điện cực âm silicon tăng từ 76% lên 94%; vi cầu cacbon trung mô (MCMB) có thêm 9% LixSi) ICE tăng từ 75% lên 99%; ICE của cực dương bằng than chì với 7% LixSi tăng từ 87% lên 99%. Trong hệ thống pin đầy đủ, ICE của pin graphite|LiFePO4 với 7% LixSi tăng từ 77. 6% lên 90,8% và nó có dung lượng cao hơn trong thử nghiệm chu kỳ tiếp theo.

LixSi tổng hợp có hiệu suất tốt trong việc bổ sung lithium, nhưng nó chỉ có thể duy trì độ ổn định tương đối trong không khí khô. Sau khi tiếp xúc với không khí khô có điểm sương -50 ℃ trong 5 ngày, công suất giảm 30% và mất hoạt tính hoàn toàn trong môi trường không khí. Để cải thiện độ ổn định của LixSi, 1-fluorodecane có thể được sử dụng để giảm bề mặt hạt để tạo thành một lớp phủ dày đặc. Sau khi LixSi tráng được đặt trong không khí khô trong 5 ngày, hầu như không có sự suy giảm. Sau khi được đặt trong không khí có độ ẩm tương đối là 10% trong 6 giờ, ở các điều kiện từ 0,01 đến 1, 00 V và 0,02 C, tỷ lệ dung lượng vẫn cao tới 1 604 mAh / g, và tỷ lệ duy trì dung lượng đạt 77%. Thêm 5% vào điện cực âm graphit để bổ sung lithium. Trong các điều kiện 0,005 đến 1.500 V và 0,05 C, ICE tăng từ 87,0% đến 96,7%. Để nâng cao hơn nữa tính ổn định của LixSi, SiO và SiO2 có thể được sử dụng thay thế Si làm nguyên liệu để tổng hợp vật liệu composite LixSi-Li2O. Sau khi vật liệu composite được đặt trong không khí có độ ẩm tương đối là 40% trong 6 giờ, dung lượng riêng cao tới 1 240 mAh / g trong các điều kiện 0,01-1,00 V và 0,02 C. Composite LixSi-Li2O vật liệu tổng hợp từ hai nguyên liệu thô này đều cho thấy hiệu suất bổ sung lithium tuyệt vời.

4. Điện phân dung dịch nước muối lithium để bổ sung lithium

Cho dù đó là sử dụng lá lithium, SLMP hoặc bột silicide lithium để bổ sung lithium, nó liên quan đến việc sử dụng lithium kim loại. Kim loại liti đắt tiền, hoạt tính cao và khó vận hành. Bảo quản và vận chuyển đòi hỏi chi phí bảo vệ cao. Nếu quá trình bổ sung lithium không liên quan đến lithium kim loại, nó có thể tiết kiệm chi phí và cải thiện hiệu suất an toàn. HT Zhou và cộng sự. bổ sung lithium cho silic bằng cách điện phân dung dịch nước Li2SO4 trong một tế bào điện phân. Điện cực hy sinh là dây đồng nhúng trong dung dịch Li2SO4. Phản ứng bổ sung lithium được thể hiện trong công thức (1):

MnOx|Si đầy pin sau khi điện phân ở dòng điện 1 A / g trong 4,2 h, MnOx được bổ sung lithium|Pin Si được thử nghiệm ở 0,5 ~ 3. 8 V, 0,5 C, 1,0 C, 2,0 C, 4 Dung lượng cụ thể của 0 C và 8. 0 C là 160 mAh / g, 136 mAh / g, 122 mAh / g, 108 lần lượt là 92 mAh / g và 92 mAh / g.

Công nghệ bổ sung Lithium tích cực

So với việc bổ sung lithium điện cực âm đầu vào rất khó và cao, việc bổ sung lithium điện cực dương đơn giản hơn nhiều. Bổ sung lithium cho điện cực dương điển hình là thêm một lượng nhỏ vật liệu có dung lượng cao trong quá trình trộn điện cực dương. Trong quá trình sạc, Li + được loại bỏ khỏi vật liệu có dung lượng cao để bổ sung cho sự mất mát dung lượng không thể phục hồi của lần sạc và xả đầu tiên. Hiện tại, vật liệu được sử dụng làm phụ gia bổ sung lithium điện cực dương chủ yếu bao gồm: các hợp chất giàu lithium, các hợp chất nano dựa trên phản ứng chuyển đổi và các hợp chất lithium nhị phân.

1. Hợp chất giàu liti

G. Gabrielli và cộng sự. đã sử dụng vật liệu giàu liti Li1 + x Ni0. 5 Mn1. 5O4 để bù đắp cho sự mất mát khả năng không hồi phục của Si-C | LiNi0. 5 triệu 1. 5O4 đầy pin. Pin có điện cực dương hỗn hợp có tỷ lệ duy trì dung lượng là 75% ở 0,33 C ở 3 00 đến 4,78 V trong 100 chu kỳ, trong khi pin có điện cực dương LiNi0,5 Mn1,5 O4 nguyên chất chỉ là 51%. Ngoài ra, mật độ năng lượng của Si-C | LiNi0. 5 Mn1. Pin 5O4 dùng điện cực dương hỗn hợp có giá trị cao hơn 25% so với pin của graphit | LiNi0. 5 triệu 1. Pin 5O4.

Li2NiO2 cũng có thể được sử dụng như một chất phụ gia bổ sung lithium cho điện cực dương, nhưng tính ổn định của nó trong không khí kém. MG Kim và cộng sự. đã sử dụng nhôm isopropoxit để sửa đổi Li2NiO2 và tổng hợp vật liệu Li2NiO2 ổn định trong không khí và được phủ một lớp nhôm, có tác dụng bổ sung lithium tuyệt vời. LiCoO2 chưa được mã hóa|Pin đầy than chì, ICE trong điều kiện 2,75 ～ 4,20V, 0,2 C là 92% và pin có thêm 4% Li2NiO2 hầu như không bị giảm dung lượng và hiệu suất tốc độ không bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia ảnh hưởng.

X. Su và cộng sự. đã thêm Li5FeO4 (LFO) vào điện cực dương LiCoO2 để bù đắp cho sự mất mát dung lượng của điện cực âm cacbon cứng trong lần sạc đầu tiên. Thử nghiệm nửa tế bào cho thấy: Điện cực dương LiCoO2 có thêm 7% LFO ở 0,1 C. Công suất cụ thể của lần sạc và xả đầu tiên (2,75 ~ 4,30V) lần lượt là 233 mAh / g và 160 mAh / g, và dung lượng không thể thay đổi được. đối với 31%, đủ để bù 22% cacbon cứng mất công suất không thể phục hồi đầu tiên. Kiểm tra toàn bộ pin (2,75 ~ 4,30 V, 0,05 C) Kết quả cho thấy: LiCoO2 với 7% LFO được thêm vào|Khả năng đảo ngược của pin đầy carbon cứng tăng 14%, mật độ năng lượng tăng 10% và hiệu suất chu kỳ được cải thiện, tỷ lệ duy trì dung lượng cụ thể của pin đầy sau 50 chu kỳ đã tăng từ dưới 90% lên hơn 95%. Đối với điện cực dương LiCoO2 với LFO, quá trình trộn và phủ cần được thực hiện trong môi trường trơ, và cần cải thiện tính ổn định của LFO trong môi trường không khí.

2. Nanocomposites dựa trên phản ứng chuyển đổi

Mặc dù các hợp chất giàu liti đã đạt được những hiệu quả nhất định như là chất phụ gia bổ sung liti, nhưng tác dụng bổ sung liti đầu tiên vẫn bị giới hạn bởi công suất riêng thấp hơn. Nanocomposites dựa trên phản ứng chuyển đổi, do độ trễ điện áp sạc / xả lớn, có thể đóng góp một lượng lớn lithium trong lần sạc đầu tiên của pin, trong khi phản ứng xen phủ lithium không thể xảy ra trong quá trình phóng điện.

YM Sun và cộng sự. đã nghiên cứu hiệu suất của M / oxit liti (Li2O), M / liti florua (LiF), M / liti sunfua (Li2S) (M=Co, Ni và Fe) làm phụ gia bổ sung liti dương. M / Li2O được tổng hợp bằng cách trộn MxOy và liti nóng chảy trong khí quyển argon. Vật liệu tổng hợp nano-Co / nano-Li2O (N-Co / N-Li2O) được xử lý chu kỳ ở 4. 1 ～ 2. 5 V ở 50 mA / g, dung lượng cụ thể của lần sạc đầu tiên đạt 619 mAh / g, và dung lượng cụ thể xả chỉ là 10 mAh / g; Sau khi N-Co / NLi2O tiếp xúc với không khí xung quanh trong 8 giờ, dung lượng riêng của quá trình phân tách chỉ giảm 51 mAh / g so với giá trị ban đầu. Sau 2 ngày, dung lượng phân tách cụ thể vẫn là 418 mAh / g. Nó cho thấy NCo / N-Li2O có tính ổn định môi trường tốt và tương thích với quy trình sản xuất pin thương mại. Tương tự như N-Co / N-Li2O, N-Ni / N-Li2O và N-Fe / N-Li2O cũng có dung lượng điện tích riêng cao hơn (tương ứng là 506 mAh / g và 631 mAh / g) và độ phóng điện rất thấp. dung lượng (lần lượt là 11 mAh / g và 19 mAh / g), hiệu suất bổ sung lithium tuyệt vời.

LiF có hàm lượng lithium cao và độ ổn định tốt, và là vật liệu bổ sung lithium điện cực dương tiềm năng. Vật liệu nano M / LiF được chế tạo bằng phản ứng chuyển đổi có thể khắc phục các vấn đề về độ dẫn điện và độ dẫn ion LiF thấp, tiềm năng phân hủy điện hóa cao và các sản phẩm phân hủy có hại, làm cho LiF trở thành một phụ gia bổ sung lithium điện cực dương tuyệt vời. LiF / Co có dung lượng cụ thể là 520 mAh / g để loại bỏ lithium ở 4,2 đến 2,5 V và công suất cụ thể chỉ 4 mAh / g để chèn lithium, cho thấy rằng khả năng bổ sung lithium của LiF / Co' có thể đạt đến 516 mAh / g. LiF / Fe có dung lượng cụ thể là 532 mAh / g để loại bỏ lithium và dung lượng cụ thể là 26 mAh / g để chèn lithium ở 4. 3 đến 2,5 V, cho thấy rằng LiF / Fe có dung lượng bổ sung lithium là 506 mAh / g . LiFePO4|Li nửa cell với 4,8% LiF / Co được bổ sung và dung lượng cụ thể của lần sạc đầu tiên với 0,1 C ở 2,5 ~ 4,2 V đạt 197 mAh / g, cao hơn 164 mAh của pin không có LiF / Co / g tăng 20,1%, khả năng phóng điện riêng tương tự, và sự ổn định chu trình không bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia.

Dung lượng lý thuyết của Li2S đạt 1166 mAh / g, nhưng với tư cách là phụ gia bổ sung lithium, vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết như khả năng tương thích với chất điện phân, cách điện, kém ổn định với môi trường. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc đưa kim loại vào Li2 S để tạo thành vật liệu composite L2 S / M có thể giải quyết những vấn đề này. Li2S / Co, là sự kết hợp của CoS2 và Li kim loại, có dung lượng bổ sung lithium là 670 mAh / g. Điện cực LFP có thêm 4,8% Li2 S / Co, ở 2,5 đến 4,2 V, dung lượng cụ thể của lần sạc đầu tiên với 0,1 C là 204 mAh / g, cao hơn 42 mAh / g so với điện cực không bổ sung g. Li2 S / Fe được tổng hợp bởi FeS2 và kim loại Li có dung lượng bổ sung lithium là 480 mAh / g. Mặc dù khả năng bổ sung lithium thấp hơn Li2 S / Co, nhưng nguyên liệu thô FeS2 lại giàu tài nguyên và giá thành thấp, vì vậy Li2 S / Fe có triển vọng ứng dụng thương mại tốt hơn. Mặc dù nhiều hợp chất giàu lithium hơn có khả năng bổ sung lithium cao hơn, nhưng nanocompozit dựa trên phản ứng chuyển đổi sẽ để lại các oxit kim loại, fluorid và sulfua không hoạt động sau lần bổ sung lithium đầu tiên, làm giảm mật độ năng lượng của pin.

3. Hợp chất liti nhị phân

So với các oxit giàu liti (khoảng 300 mAh / g) và vật liệu tổng hợp phản ứng chuyển đổi (500-700 mAh / g), dung lượng riêng trên lý thuyết của các hợp chất liti nhị phân cao hơn nhiều. Dung lượng cụ thể trên lý thuyết của Li2O2, Li2O và Li3N lần lượt đạt 1168 mAh / g, 1797 mAh / g và 2309 mAh / g, và chỉ cần thêm một lượng nhỏ để đạt được hiệu ứng bổ sung lithium tương tự. Về mặt lý thuyết, cặn của các vật liệu này sau khi bổ sung lithium là O2, N2, v.v., có thể cạn kiệt trong quá trình hình thành màng SEI của pin.

K. Park và cộng sự. nghiền Li3N thương mại thành bột với kích thước hạt từ 1 đến 5 μm, được sử dụng làm phụ gia bổ sung lithium. Trong hệ thống bán tế bào, với các điện cực LiCoO2 1% và 2% Li3N được thêm vào, dung lượng cụ thể của lần sạc đầu tiên với 0,1 C ở 3,0 đến 4,2 V là 167,6 mAh / g và 178,4 mAh / g, LiCoO2 tinh khiết hơn tăng 18,0 mAh / g và 28,7 mAh / g. Sau khi thêm 2% Li3N, khả năng phóng điện của LiCoO2|Pin SiOx / C @ Si ở 0,5 C ở 1,75 đến 4. 15 V cao hơn 11% so với pin không có phụ gia. Để giải quyết vấn đề về độ dẫn điện của điện cực hỗn hợp, Li3N được lắng đọng trên bề mặt của điện cực LiCoO2 để giảm tác động đến độ dẫn điện của điện cực. Pin đầy đủ với 5% phụ gia lắng đọng trên bề mặt của điện cực dương có dung lượng xả riêng là 126,3 mAh / g, cao hơn 14,6 mAh / g so với pin không có chất phụ gia và hiệu suất tương tự như hiệu suất chu kỳ. Ngoài ra, việc nạp Li3N trên bề mặt của điện cực khô có thể tránh được sự tương kỵ của Li3N với dung môi tạo bọt (như methylpyrolidone).

YJ Bie và cộng sự. trộn Li2O2 thương mại hóa với LiNi0. 33 Co0. 33 Mn0. 33 O2 (NCM) để bù đắp lượng lithium mất đi trong lần sạc đầu tiên của điện cực âm graphit. NCM trong điện cực lai đóng vai trò kép của vật liệu hoạt động và chất xúc tác. Để xúc tác hiệu quả quá trình phân hủy Li2O2, 1% NCM-6 h (NCM thu được bằng cách nghiền bi trong 6 giờ) được thêm vào điện cực dương. Than chì|Pin đầy NCM / NCM-6 h / 2% Li2O2 được sạc và xả ở 2,75 ～ 4,60 V và dung lượng riêng có thể đảo ngược đầu tiên 0,1 C là 207,1mAh / g, cao hơn 7 so với than chì|NCM đầy pin 8%; Dung lượng riêng có thể thuận nghịch 0,3 C là 165,4 mAh / g, cao hơn 20. 5% so với than chì|NCM đầy pin. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng oxy được giải phóng do sự phân hủy của Li2O2 sẽ tiêu thụ lượng Li + hạn chế trong pin đầy, dẫn đến sự suy giảm dung lượng đáng kể trong pin đầy có Li2O2, nhưng dung lượng có thể được khôi phục sau khi khí xuất viện. Lần sạc pin đầu tiên trong quá trình sản xuất thực tế được thực hiện trong một hệ thống mở. Khí được hình thành do tạo màng SEI và một số phản ứng phụ sẽ được thải ra ngoài trước khi niêm phong, do đó ảnh hưởng của việc giải phóng O2 có thể được giảm bớt.

A. Abouimrane và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của Li2O kích thước micromet như một chất phụ gia bổ sung lithium cho điện cực dương. 20% SiO-SnCoC được bổ sung Li2O|Li1. 2Ni0. 15 triệu. 55Co0. Pin đầy 1O2, với 10 mA / g ở chu kỳ 2.0 ~ 4. 5 V, dung lượng cụ thể của lần xả đầu tiên tăng từ 176 mAh / g lên 254 mAh / g. Kết quả thí nghiệm cho thấy vật liệu giàu liti Li1. 2Ni0. 15 triệu. 55Co0. 1O2 đóng vai trò kép của chất hoạt động và chất xúc tác.