近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲能技術(shù)研究部研究員張華民、李先鋒、張洪章團隊與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室教授王青松團隊合作，提出了一種利用鋰化磷酸釩鋰（Li5V2(PO4)3）實現(xiàn)先予后取的無添加劑自預(yù)鋰化策略，并應(yīng)用鋰化磷酸釩鋰和硬碳（HC）組成了具有高比能量、高比功率和寬工作溫區(qū)的全電池。

改善低溫性能是實現(xiàn)鋰離子電池更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵之一，但是，目前商用鋰離子電池所用的石墨負極在低溫條件下的實際容量較低。硬碳具有良好低溫儲鋰能力，可以有效改善電池的低溫性能。然而在電池化成過程中，硬碳負極界面形成的固態(tài)電極/電解質(zhì)界面（SEI）膜會不可逆地消耗Li+，從而降低電池的實際容量和比能量。預(yù)鋰化是解決上述問題的常用策略，但實際生產(chǎn)中直接使用鋰粉或鋰箔補鋰的方法工藝要求嚴苛、成本較高且安全性差，因此高效安全的預(yù)鋰化技術(shù)仍有待研究。

該工作中，科研人員選用具有良好低溫性能的鋰化磷酸釩鋰與硬碳負極組成全電池，巧妙地利用鋰化磷酸釩鋰在低電壓區(qū)的容量補償硬碳負極不可逆容量損失，有效提高了電池的比能量。所得全電池在室溫下基于正負極活性物質(zhì)的比能量可達到320Wh/kg，并且在-40degC的低溫條件下充放電仍有80%容量保持率。原位表征和熱量分析結(jié)果表明，鋰化磷酸釩鋰充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、產(chǎn)熱量低，具有良好的安全性。該預(yù)鋰化方法為彌補負極首次不可逆容量損失提供了新策略，同時Li5V2(PO4)3||HC電池的設(shè)計，為低溫鋰離子電池提供了具有潛力的應(yīng)用選擇。

上述工作得到中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作項目、國家自然科學(xué)基金委項目、教育部能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心（iChEM）項目、中科院青年促進會項目等資助。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在《納米能源》（NanoEnergy）上。