隨著動(dòng)力電池能量密度的不斷提升，現(xiàn)有負(fù)極材料的克容量以及壓實(shí)密度已經(jīng)到了極限值，因而，硅碳材料的使用將是未來(lái)一段時(shí)間的熱點(diǎn)。與此同時(shí)，硅碳材料的首次充放電效率低、膨脹大、長(zhǎng)循環(huán)會(huì)帶來(lái)材料粉化問(wèn)題、以及與相關(guān)電解液、膠的匹配問(wèn)題始終困擾著相關(guān)的科研人員，因而，補(bǔ)鋰、預(yù)鋰化等技術(shù)越來(lái)越受到廣大科研人員的關(guān)注，并且在相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)有了一些進(jìn)展。本文將從相關(guān)專利入手，來(lái)分析目前國(guó)內(nèi)補(bǔ)鋰、預(yù)鋰化的相關(guān)技術(shù)發(fā)展。

1. 專利技術(shù)的整體分析：以“補(bǔ)鋰”“預(yù)鋰化”“鋰金屬負(fù)極”“鋰粉”“鋰帶”為關(guān)鍵詞進(jìn)行專利檢索，按照時(shí)間和內(nèi)容經(jīng)過(guò)初步篩選，共篩選專利50份，其中國(guó)內(nèi)專利40份，國(guó)際專利10份，并按照相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分類

以下將通過(guò)不同專利方向選出具有代表性的專利進(jìn)行分析

2. 預(yù)鋰化專利研究

首先是天津巴莫科技有限公司的專利，名字為鋰離子電池負(fù)極材料的預(yù)鋰化方法，具體技術(shù)如下圖所示

首先將鋰金屬鋰嵌壓在集流體上，然后通過(guò)導(dǎo)線與負(fù)極相連，通過(guò)控制導(dǎo)線的阻值來(lái)控制預(yù)鋰化的速度；其次將嵌壓后的金屬鋰用不與電解液反應(yīng)的物質(zhì)（石蠟、隔膜、銅箔包裹起來(lái)，并在包裹表面預(yù)留兩個(gè)孔，通過(guò)控制孔的大小和導(dǎo)線的阻值大小來(lái)控制預(yù)鋰化速度，就從專利本身分析，實(shí)際上并不太具有大批量生產(chǎn)的可能性，最終的預(yù)鋰化結(jié)果也并不好評(píng)判。

第二篇是萬(wàn)向A123的專利，名字為預(yù)鋰化的方法、包括該方法的制造鋰二次電池的方法以及有該方法制造的鋰二次電池，原理圖入下圖所示：

首先需要制備硅碳負(fù)極；其次，手套箱中，電解槽中二步電流電沉中，再次，浸泡在DMC中洗去表面鋰，最后，烘干后的到預(yù)鋰化的電極；通過(guò)控制電流的大小和時(shí)間達(dá)到沉積不同厚度的預(yù)鋰化硅碳負(fù)極。這個(gè)從技術(shù)角度分析，理論上確實(shí)可行，但在批量使用時(shí)如何實(shí)現(xiàn)預(yù)鋰化的自動(dòng)化，也是具有難度的。

第三篇是合肥國(guó)軒的專利，名為一種鋰離子電池負(fù)極極片進(jìn)行預(yù)鋰化的方法和裝置原理圖如下，實(shí)際和萬(wàn)向的專利還是有類似之處的；

首先將負(fù)極片、隔膜、鋰片依次放入電解液中，鋰片與負(fù)極片不接觸；其次，外接電源，對(duì)負(fù)極片充電，控制電流0.05-2C以及充電時(shí)間來(lái)達(dá)到補(bǔ)鋰的目的。最后，得到極片烘干后得到預(yù)鋰化負(fù)極。

3．補(bǔ)鋰專利研究

首先是寧德時(shí)代的專利，CATL在補(bǔ)鋰方面做了很多的工作，相關(guān)專利也很多；第一篇為一種向鋰離子電池負(fù)極補(bǔ)充鋰粉的方法，原理如下：

首先通過(guò)投料裝置在密閉的空間里撒鋰粉；其次噴撒完，打開(kāi)擋板和直流電源，在震動(dòng)和電廠的作用下鋰粉均勻的噴撒在負(fù)極表面；通過(guò)控制走帶速度來(lái)控制補(bǔ)鋰的量；再次通過(guò)輥壓將鋰粉和負(fù)極壓在一起。這個(gè)專利實(shí)際上考量設(shè)備的能力，本身鋰粉比較輕，比表面積也比較大，如何控制精確補(bǔ)鋰，均勻補(bǔ)鋰，將是很大的難點(diǎn)。

第二篇依然是寧德時(shí)代的專利，名為一種向鋰離子電池負(fù)極片補(bǔ)鋰的方法，技術(shù)要點(diǎn)為，首先，.將鋰粉溶解于有機(jī)溶劑中，所述有機(jī)溶劑為聯(lián)苯和二甲氧基乙烷中的至少一種；其次，將有機(jī)鋰溶液噴灑或滴加于負(fù)極片表面；再次在惰性氣氛中，將負(fù)極片浸泡在有機(jī)鋰溶液中，使有機(jī)鋰溶液中的鋰離子被還原成金屬鋰并嵌入負(fù)極片中，然后干燥負(fù)極片；完成補(bǔ)鋰；通過(guò)噴撒、浸泡時(shí)間，溶液濃度等方面來(lái)控制補(bǔ)鋰量。問(wèn)題依然是鋰粉的高活性以及環(huán)境的控制問(wèn)題。

第三篇寧德時(shí)代的專利，名為極片鋰粉輥壓裝置及方法；通過(guò)包角輥5控制張力 4上涂二甲基硅油防止粘輥，如下圖所示

第四篇依然是寧德時(shí)代的專利，名為一種向鋰離子電池負(fù)極片雙面連續(xù)補(bǔ)充鋰粉的方法，通過(guò)一個(gè)專用設(shè)備可實(shí)現(xiàn)連續(xù)雙面負(fù)極補(bǔ)鋰，通過(guò)上下料斗振動(dòng)器的頻率以及收放卷的速度來(lái)控制補(bǔ)鋰量，如下圖所示，

第五篇依然是寧德時(shí)代的專利，名為鋰離子電池極片的鋰粉處理系統(tǒng)及方法，在補(bǔ)鋰設(shè)備上增加了在線檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)鋰粉補(bǔ)鋰的均勻性，通過(guò)對(duì)采集的圖片進(jìn)行細(xì)分處理，分成一定數(shù)量的小單元，通過(guò)分析各個(gè)小單元灰度數(shù)值顯示，確定出各個(gè)小單元是否補(bǔ)鋰；在每個(gè)周期采集的若干張圖片中，計(jì)算出未補(bǔ)鋰小單元的總面積，從而獲得未補(bǔ)鋰小單元總面積與所有小單元總面積的百分比；當(dāng)未補(bǔ)鋰小單元總面積與所有小單元總面積的百分比小于某一數(shù)值( 例如10％ ) 時(shí)，規(guī)定為補(bǔ)鋰均勻；若補(bǔ)鋰不均勻，電信號(hào)觸發(fā)第一在線貼標(biāo)裝置5啟動(dòng)

以上幾篇專利可以看出寧德時(shí)代在補(bǔ)鋰方面的巨大投入和進(jìn)展，據(jù)老李了解，目前鋰帶補(bǔ)鋰是一個(gè)趨勢(shì)，難點(diǎn)在于如何把鋰帶壓到一個(gè)很薄的厚度，本身鋰是很軟的金屬，壓到很薄需要一些保護(hù)膜以及一些潤(rùn)滑油來(lái)輔助，對(duì)設(shè)備以及工藝有著很高的要求，據(jù)悉寧德時(shí)代已經(jīng)解決了這方面的問(wèn)題，就讓我們拭目以待吧。

1. 其他補(bǔ)鋰方式

首先是清華大學(xué)的一篇專利，名為一種鋰硫二次電池的制備方法，具體流程為蒸鍍補(bǔ)鋰，加熱溫度300-1000℃，真空室壓力0.01-0.001Pa，弧電流10-100A，時(shí)間1-10min，鋰沉積量5-50g/㎡。這個(gè)方法在小批量實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是可實(shí)現(xiàn)的。

第二篇是洛陽(yáng)力容新能源的一篇專利，名為固態(tài)電解質(zhì)的鋰電池，原理圖如下

首先，在陶瓷隔膜對(duì)負(fù)極的表面在涂覆一層補(bǔ)鋰層；其次補(bǔ)鋰層所用溶劑為NMP、粘結(jié)劑為丁苯橡膠、丁腈橡膠類物質(zhì)，再次，正負(fù)極集流體均采用多孔集流體。和清華大學(xué)專利類似，只不過(guò)是在隔膜上進(jìn)行鍍鋰，但是鍍鋰的溫度比較高，隔膜在高溫是否會(huì)收縮，是否會(huì)閉孔，以及鍍鋰量以及厚度的控制，都是需要深入研究的。

第三篇是南京大學(xué)的一篇專利，名為預(yù)鋰化負(fù)極制備方法和應(yīng)用，方法為濕法預(yù)鋰，鋰金屬、電解質(zhì)、負(fù)極組成原電池預(yù)鋰化，然后將預(yù)鋰化的負(fù)極勻漿涂布。但溶劑的選擇，工藝的控制、以及涂布參數(shù)和工藝、環(huán)境的控制，都是難點(diǎn)。

小結(jié)：從上述專利分析來(lái)看，鋰粉補(bǔ)鋰、鋰帶補(bǔ)鋰、電化學(xué)補(bǔ)鋰等技術(shù)在企業(yè)用的相對(duì)比較多，但目前市面上并沒(méi)有補(bǔ)鋰的產(chǎn)品面世，所以各項(xiàng)技術(shù)還是不太成熟，需要有所突破，不管是哪項(xiàng)技術(shù)的突破，都需要廣大科研工作者的努力。希望在不久的將來(lái)，能有相關(guān)補(bǔ)鋰的產(chǎn)品問(wèn)世。