化學預鋰化方法在高比能鋰離子電池中的應用：

眾所周知，高能量密度鋰離子電池體系的構建需要具有高容量和低電壓的負極材料（如Si負極和Sn負極），但是這些負極材料在鋰化過程中都存在著巨大的體積膨脹。體積膨脹導致多余的鋰離子消耗，造成對全電池不利的不可逆容量和較低的前幾周庫倫效率。近幾年，艾新平教授的研究團隊新開發出了簡單的化學預鋰化方法來對電化學循環前的正負極材料預補鋰以補償其首周SEI膜形成所消耗的Li來提高庫倫效率[6]。對于不含Li的正極材料如硫化聚丙烯腈（S-PAN）來說,預鋰化處理能夠使其有機會與無鋰負極匹配為全電池，而避免了使用金屬鋰負極面臨的枝晶生長等棘手的問題。

圖4 化學預鋰化的Li2S-Si全電池示意圖

邦力威18650鋰電池的比能量在不同類型的電池上不一樣

2019年，艾新平教授團隊在ACS Energy Letters上報道了他們有關化學預鋰化方法在高比能鋰離子電池構建方面的研究成果。他們利用萘鋰溶液對S-PAN正極進行了全部預鋰化使其成為Li2S-PAN正極，對Si負極進行了部分預鋰化，并將這兩種電極匹配構建了能量密度高達710Wh/kg的Li2S-Si全電池。這種高比能全電池工作過程中的Li+主要由完全預鋰化的正極提供，Si負極部分預鋰化的結果是降低首周SEI膜形成造成的容量損失。該Li2S-Si全電池的首周庫倫效率高達93.45%，循環穩定性和倍率性能也十分優異。萘鋰溶液作為化學預鋰化試劑的優勢在于其穩定性和溫和型，與傳統的正丁基鋰預鋰化試劑相比，共軛芳環能夠限度地穩定含鋰自由基，其在空氣條件下暴露也十分安全。而與工業上常用的鋰粉補鋰相比，液態的預鋰化試劑更能夠使電極材料內部預鋰化程度均一。
VOCsVOCs(ads)H2OH2O(ads)光激發步驟TiO2粒子具有能帶結構，由充滿電子的低能價帶(VB)、空的高能導帶(CB)和之間的禁帶組成，當受到能量超過禁帶寬度的光線照射時，價帶上的電子被激發躍遷至導帶，并在價帶上留下相應的空穴(h+)，被吸附劑基材高度分散的納米TiO2可使光生電子和空穴很快從體內遷移至表面，進而參與下一步的反應。TiO2+hTiO2(h++e)VOCs的光催化氧化步驟一般認為[14-15]，光生空穴(h+)是一種強氧化劑，能夠將吸附在TiO2粒子表面的H2O和OH氧化為自由基(OH)，而光致電子是一種強還原劑，能俘獲TiO2表面的吸附氧生成超氧陰離子自由基(O2)，并進一步通過質子化作用后成為OH的另一個來源，同時也降低了光生電子和空穴的復合概率，提高了反應速率。