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預鋰化可以提高鋰離子電池（LIBs）的性能。迫切需要一種具有成本效益、高質量和高工業(yè)兼容性的預鋰化策略。

圖1 預鋰化電極的制備和表征

清華大學伍暉、李曉雁等開發(fā)了一個輥對輥電沉積和轉移印刷系統(tǒng)，以用于LIBs負極的連續(xù)預鋰化。

具體而言，通過優(yōu)化電沉積參數，首先在集流體上沉積了一定量的鋰，然后通過輥對輥壓延，預制備的負極可以完全轉移印刷到電沉積的鋰金屬上。轉移印刷過程中的界面分離和粘附分別與界面剪切力和壓應力有關。通過這種方法，作者成功地制備了預鋰化石墨和硅/碳（Si/C）復合負極。

圖2 預鋰化石墨和Si/C電極的電化學性能

結果，所得兩種負極都表現出了更好的首效（ICE，分別為99.99%和99.05%）和穩(wěn)定的循環(huán)性。此外，經過預處理的電極有效地提高了Li(NiCoMn)_1/3O₂ (NCM)和LiFePO₄（LFP）全電池的首效和能量密度。

通過有限元建模，這項工作進一步揭示了轉移印刷過程的運動學細節(jié)和基本機制，在此基礎上，作者設計了一個輥對輥電沉積和轉移印刷（RET）系統(tǒng)，實現了從集流體到預鋰化負極的連續(xù)生產過程，這與傳統(tǒng)的輥對輥電池制造過程非常匹配。

圖3 預鋰化全電池的ICE和循環(huán)穩(wěn)定性的改善

Roll-to-roll prelithiation of lithium-ion battery anodes by transfer printing. Nature Energy 2023. DOI: 10.1038/s41560-023-01272-1

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清華Nature Energy：創(chuàng)新！實現鋰離子電池負極的連續(xù)預鋰化！