在鋰離子電池設(shè)計(jì)中慰安，不可繞開(kāi)的一個(gè)問(wèn)題是電池的首次效率涩澡，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)咕娄，就是鋰離子電池第一次充滿電后放出的容量與第一次充滿電的容量的比值，放出容量的值永遠(yuǎn)低于充入的容量奈梳，這個(gè)轉(zhuǎn)化效率杈湾，就叫做首次效率。
鋰離子電池主要由正極攘须、負(fù)極漆撞、隔膜、電解液組成，半電池是單獨(dú)研究正極或負(fù)極的一個(gè)手段叫挟，分別是用正極和鋰片艰匙，負(fù)極和鋰片做成半電池來(lái)充放電。正極材料抹恳、負(fù)極材料都有首次效率员凝，它們組成的全電池也有首次效率。其中奋献，正極材料的容量損失主要來(lái)自于首次放電后正極材料的結(jié)構(gòu)變化健霹，減少了材料中的可嵌鋰位置，鋰離子無(wú)法再回到原有位置瓶蚂，造成容量損失糖埋；負(fù)極材料容量損失主要原因是充電是在負(fù)極表面生成SEI膜，不可逆消耗了鋰離子窃这。而在組成全電池后瞳别，全電池的首次效率與低首效的那個(gè)材料一致，若正極材料首效低杭攻，全電池首效就等于正極材料首效祟敛，若負(fù)極材料首效低，全電池首效就等于負(fù)極材料首效兆解。
影響全電池首效的因素有：
①石墨的比表面馆铁，當(dāng)石墨材料比表面積更大時(shí)，形成SEI膜的面積也越大锅睛，從而消耗更多鋰離子埠巨，因此首次效率更低；
②化成制度：當(dāng)化成時(shí)形成的SEI膜薄且更致密時(shí)现拒，可以降低這一過(guò)程對(duì)鋰離子的消耗辣垒，從而提高首次效率；
③設(shè)計(jì)電池時(shí)的CB值越大印蔬，化成時(shí)消耗的鋰離子越多乍构，首效越低；
④電解液中加入PC溶劑扛点，雖然會(huì)加寬鋰離子電池的工作溫度窗口哥遮，但是如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)的成膜添加對(duì)來(lái)對(duì)負(fù)極進(jìn)行保護(hù)，就容易造成PC對(duì)石墨負(fù)極的剝離陵究，并降低全電池的首次效率眠饮。?
為了提高首效效率，特別是對(duì)于首效極低的硅碳負(fù)極铜邮，一個(gè)主要方向就是預(yù)鋰化仪召，通俗講就是人為引入外來(lái)的鋰源寨蹋，從而使在化成時(shí)正極材料的鋰源不被消耗。
預(yù)鋰化一：負(fù)極提前化成
此方法的思路是將負(fù)極扔茅、鋰片已旧、隔膜按電芯組裝方式排列好，注入電解液后用外電路連接充電召娜，負(fù)極表面生成SEI膜消耗的則是鋰片的鋰離子运褪，待這個(gè)過(guò)程完成后，再將負(fù)極片與正極片組裝成全電池玖瘸，從而提高首次效率秸讹。此方法操作難度較大。
預(yù)鋰化二：負(fù)極噴涂鋰粉
制作出一種穩(wěn)定的金屬鋰粉末顆粒雅倒，顆粒的內(nèi)層為金屬鋰璃诀，外層為具有良好鋰離子導(dǎo)通率和電子導(dǎo)通率的保護(hù)層。預(yù)鋰化過(guò)程中蔑匣，先將鋰粉分散在有機(jī)溶劑中劣欢，然后將分散體噴涂在負(fù)極片上，接著將負(fù)極片上的殘留有機(jī)溶劑干燥裁良，這樣就得到了完成預(yù)鋰化的負(fù)極片凿将。后續(xù)的裝配工作與正常流程一致∨烤茫化成時(shí)丸相，噴涂在負(fù)極上的鋰粉會(huì)消耗于SEI膜的形成搔确，從而最大限度的保留從正極脫嵌的鋰離子彼棍，提高全電池的容量。
預(yù)鋰化三：負(fù)極三層電極法
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在銅箔上面涂覆一層鋰粉膳算，為了保護(hù)鋰粉不被反應(yīng)座硕，再涂一層保護(hù)層，正常的負(fù)極材料則涂覆在保護(hù)層之上涕蜂，在化成時(shí)华匾，銅箔上的鋰粉參與形成SEI膜并被消耗，從而提高了首次效率机隙。
預(yù)鋰化四：正極富鋰材料法
當(dāng)負(fù)極首效低于正極時(shí)蜘拉，化成時(shí)就會(huì)有太多的鋰離子損耗于負(fù)極，造成放電后正極有效空間無(wú)法被鋰離子欠滿有鹿，形成正極嵌鋰空間的浪費(fèi)旭旭。如果在正極中加入少量的高克容量富鋰化材料，這樣既可以為化成時(shí)SEI膜的形成提供更多的鋰離子葱跋，也不用擔(dān)心放電時(shí)富鋰化材料無(wú)法再次嵌鋰持寄，因?yàn)榛蓵r(shí)已經(jīng)將富鋰材料提供的鋰離子全部消耗源梭。典型的富鋰化材料為L(zhǎng)i5FeO4，其克容量高達(dá)700mAh/g稍味，在化成時(shí)废麻，Li5FeO4提供鋰離子并生成LiFeO2和氧氣，氧氣被二次封口時(shí)排除模庐，只需保證LiFeO2在體系中穩(wěn)定即可達(dá)到提高首效的目的烛愧。此方法雖然操作傻瓜化，但由于引入了外物赖欣，因此能量密度會(huì)受到影響屑彻。
