針對電極材料的措施，針對電解液的措施
，針對電極結構的措施

，都已經比較成熟，鋰離子電池的壽命目前已經得到了很大的提升。

　　

而針對電池電壓低所開發的高電壓電極材料，以及配套的電解液也已經逐漸成熟，正在逐步開展應用。

　　

隻有首次效率低的問題，還沒有得到比較好的解決，目前還沒有成熟的解決方案
，目前有3M公司開發的惰性鋰粉，雖然可以用作補充負極鋰源，但是由於安全性差(存在粉塵爆炸的風險)
，成本高(材料成本高、設備改造成本高)duanqineihainanyiqudeguangfandeyingyong，erzhengjibulisihushiyigekenengdexuanze
，zhengjibulizhixuyaozaizhengjijiaruyixiahanliyanghuawu，chengbendi
，bugaibianyuanyougongyi
，bushejijinshuli


，yincianquanxingdadatigao。

　　

以典型的LiCoO2/C全電池為例，在首次充電的過程中，隨著Li+的嵌入，石墨的電勢逐漸降低，當低於電解液穩定的電位時，電解液就會在石墨負極的表麵還原分解

，消耗一部分鋰，從而導致大約10%左右的不可逆容量。當負極換做不可逆容量更高的硬碳、矽等材料時
，這種容量損失將更加明顯。

　　

Li5FeO4是一種理想的正極鋰源，其比容量達到867mAh/g，理論上每摩爾的Li5FeO4可以提供5個Li+，通過在傳統的正極材料中混入一定量的Li5FeO4
，可以顯著的提高鋰離子電池首次效率和能量密度。

　　

Xin Su等針對Li5FeO4作為正極鋰源開展了相關研究，他們正極采用了LiCoO2(庫倫效率為98%)，負極采用了硬碳(首次庫倫效率僅有80%左右)，Li5FeO4采用固相法合成。在首次充電的過程中，LFO材料能至少釋放出4個Li+，相當於比容量為700mAh/g以上，如下麵反應方程所示：

 

 

在這個過程中，大部分的鋰離子都無法可逆的再次嵌入到LiFeO2中，但是這些鋰離子可以用於抵消負極帶來的不可逆容量損失。因此在使用中我們隻需要在正極材料中加入少量的Li5FeO4即可。

　　

實驗中研究發現通過在正極中添加僅7%的LFO材料
，正極首次充電容量可達233mAh/g，而首次放電容量僅為160mAh/g， 7%含量的LFO提供了額外31%的Li+
，這些鋰離子最終都會進入到負極材料中，從而彌補負極首次效率低的問題。

　　

因此當負極材料使用石墨類材料(不可逆容量為10%左右)時
，可以適當的降低正極中LFO的含量。

　　

計算可以得知當正負極的容量配比為1：1時，由於硬碳較大的不可逆容量，導致實際上正極剩餘的容量僅有129mAh/g(充電電壓為2.7-4.3V)
，而在正極中加入LFO後，由於LFO的鋰補充了在首次充電過程中損失的鋰
，從而使得正極的剩餘可逆容量達到159mAh/g，這意味著整個電池有10%左右的能量密度的提升。

　　

鑒於7%的LFO可以提供額外的31%的鋰離子，因此可以適當的降低LFO的添加量，以剛好滿足負極的不可逆容量(例如石墨10%左右，Si材料25%左右)，因此電池的能量密度還可以得到進一步的提升。

　　

同時研究還發現，LFO添加不僅提高了電池的首次效率，還由於LFO提供了額外的Li從而顯著的提高了電池的循環性能

，50次循環容量保持率從90%提高到了95%(LCO/硬碳)。對長期循環後的電池負極進行能譜分析和X射線衍射表明，LFO材料釋放鋰離子後產生的LiFeO2材料會留在正極內，不存在Fe元素溶解後
，再次在負極析出Fe元素的風險。

　　

Li5FeO4材(cai)料(liao)是(shi)一(yi)種(zhong)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)，並(bing)且(qie)高(gao)效(xiao)的(de)正(zheng)極(ji)添(tian)加(jia)鋰(li)源(yuan)，其(qi)成(cheng)本(ben)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)，能(neng)在(zai)首(shou)次(ci)充(chong)電(dian)時(shi)釋(shi)放(fang)大(da)量(liang)鋰(li)離(li)子(zi)
，並(bing)且(qie)釋(shi)放(fang)鋰(li)離(li)子(zi)後(hou)的(de)產(chan)物(wu)活(huo)性(xing)極(ji)低(di)，不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng)再(zai)次(ci)嵌(qian)鋰(li)或(huo)者(zhe)溶(rong)解(jie)，因(yin)此(ci)是(shi)一(yi)種(zhong)極(ji)有(you)潛(qian)力(li)的(de)正(zheng)極(ji)鋰(li)源(yuan)，隨(sui)著(zhe)矽(gui)負(fu)極(ji)等(deng)高(gao)容(rong)量(liang)
，高(gao)不(bu)可(ke)逆(ni)容(rong)量(liang)的(de)負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)應(ying)用(yong)，市(shi)場(chang)對(dui)正(zheng)極(ji)補(bu)鋰(li)材(cai)料(liao)的(de)需(xu)求(qiu)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)大(da)。