預鋰化是提高鋰離子電池能量密度和循環(huán)壽命的一種方法，采用薄鋰箔對石墨負極進行接觸式預鋰化是一種很有前景的技術。然而，制造5 μm以下的薄鋰箔極具挑戰(zhàn)性，因此很難實現(xiàn)鋰金屬的精確預鋰化。此外，純薄鋰箔還存在鋰利用率低、碎片形成和可擴展性問題等缺點。

圖1 Li-CNT膜的制備示意及表征

同濟大學王超、麻省理工學院李巨、華中科技大學黃云輝、中科院蘇州納米所張永毅等開發(fā)了一種直接刮涂法，將熔融鋰澆鑄到碳納米管（CNT）薄膜上，從而獲得超薄、超輕的Li-CNT膜, 以應對這些挑戰(zhàn)。之所以選擇碳納米管薄膜作為基底，是因為它具有優(yōu)異的機械性能、良好的電子導電性和輕質，相互連接的碳納米管網(wǎng)絡和碳納米管薄膜的多孔性能可以有效地傳輸電子和鋰離子。 此外，作為Li-CNT膜，碳納米管薄膜上的鋰負載是可控的，可低至0.1 mg cm-2。用于商用電極的 Li-CNT 薄膜的比容量高于1200 mAh g-1。

圖2 預鋰化全電池的電化學性能

得益于優(yōu)異的導電性碳納米管網(wǎng)絡和良好的電解液潤濕能力，鋰的利用率幾乎可以達到100%。當采用Li-CNT薄膜作為預鋰化劑時，首效（ICE）達到了與使用鋰金屬負極的LFP半電池相同的水平。這表明SEI導致的初始活性鋰離子損耗得到了完全補償。結果，LFP||Gr全電池的能量密度在首圈循環(huán)中增加了10%，在100次循環(huán)后增加了20%。

圖3 接觸式預鋰化過程的示意圖

Large-Area Lithium Metal-Carbon Nanotube Film for Precise Contact Prelithiation in Lithium-ion Batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee01725g