动力电池预锂化图景分析

摘要

业内预锂化技术仍处于探索阶段，但随着补锂剂的量产，预锂化的应用已近在咫尺。

市场对高端动力、储能电池的需求正在扩大，更高能量密度的追求驱使着动力电池厂商应用新技术，不断向业内“天花板”发起挑战。新技术变革带来的产品优势或成电池企业争夺供应链话语权的新发力点。

其中，在电极方面，作为存储锂离子的“容器”，选用比容量更高的新电极材料是打破能量“天花板”的直接手段。除了在“容器”本身的材料方面下功夫，对电极进行预锂化，同为直接提高电池总容量和能量密度的有效路径。

然而，“大扩产”时期，动力电池的量产以安全且产业化成熟的材料应用为主，新电极材料产业化仍在萌芽阶段。当高喊扩产接近尾声，基于现阶段的制造工艺，推动预锂化技术落地在当下可行性更高。

预锂化技术正极易于负极

在锂电池首次充电的过程中，电解液会在负极表面还原分解，形成固体电解质相界面（SEI）膜，消耗锂离子，造成首次循环和库伦效率（ICE）偏低，降低锂电池容量和能量密度。预锂化则是通过补锂，降低锂离子的损失，达到提高电池容量和能量密度的效果。

产业化方面，负极补锂直接但困难，目前以补充还原性锂的路径为主，可通过锂箔、锂粉或添加剂的方式实现。

难点在于负极补锂工艺难度大。现有电极制备环境潮湿，而还原性锂具有高反应活性，这就涉及对还原性锂进行稳定化处理、表面改性。除了工艺难度大，补充的还原性锂若未发挥预锂化作用，则会转化成死锂，进而导致析锂。

而正极以添加补锂剂方式实现“间接补锂”，这与现有锂电制造工艺契合度更高。通过添加补锂剂，在充电过程中将锂离子推送至负极。理想的正极补锂剂应具有高比能、稳定以及与电池材料体系相兼容的特点。

专利相继落地

作为实现电池能量密度再攀升新技术“赛道”，动力电池企业以及材料企业对预锂化技术“野心勃勃”，皆相继围绕预锂化技术展开专利布局。

从相关企业的专利布局内容看，各企业在正极、负极预锂化技术上皆有所探索，但从可行性上看，正极补锂剂的产业化落地难度更低，可围绕相关专利进一步推进产业化。

宁德时代2021年发布的一项专利便包括了锂硅合金补锂剂的合成方法，补锂剂添加位置涵盖正极表面、集流体以及正极之间，可大幅改善电池首效（从低于80%提升至接近100%）、循环寿命且有效抑制电池膨胀。

国轩高科同在2021年发布了两项关于正极补锂剂的专利，分别为氧化石墨烯-钴-氧化锂正极补锂剂以及主打低成本的溶胶凝胶工艺正极补锂剂。

德方纳米2020年便发布正极补锂剂（富锂）铁酸锂的合成方法专利。此外，德方纳米还研究了磁控溅射正极补锂剂至正极前驱体球磨装置，再煅烧前驱体获得正极材料的方法。

研一新材也对补锂剂的合成方法做了相关专利布局。

补锂剂产业化起跑

产业化方面，正极补锂剂已表现出巨大的应用潜能，已有企业在正极补锂剂产业化之路上起跑。

2月26日，德方纳米子公司德方创域年产2万吨补锂剂项目（一期）在云南曲靖正式投产。据了解，该项目是目前全球首个实现量产的正极补锂剂项目。德方纳米表示，未来，将加快推进曲靖创界年产2万吨补锂剂项目二期项目以及成都创境年产5000吨补锂剂项目的建设进程。

此外，研一新材开年后披露，自主研发的LNO、LFO正极补锂剂已在2022年量产批量出货，并取得国际国内头部客户认可，产品撬动的电芯产能折合约5GWh。研一材料已在无锡布局新建补锂剂项目和研究院项目，项目建成后将新增1万吨左右的补锂剂产能。

随着硅基负极逐渐放量及高端动力、储能电池补锂需求，预锂化正逐渐成为锂电池一大发展方向。

目前，业内预锂化技术仍处于探索阶段，但随着补锂剂的量产，预锂化的应用已近在咫尺。据相关预测，到2025年，补锂剂市场或超百亿元。围绕补锂剂这一新细分赛道竞速已然开始，是先发者持续领跑，还是后来者出奇招居上，仍尚未可知。

审核编辑：刘清