近年来，随着新能源汽车的高速发展，不断对锂离子电池各项性能提出更高要求，其中电池能量密度的提升最为迫切。在现有锂离子电池体系下，一方面，通过优化电池结构可提升能量密度，如 CTP 技术、CTC 技术，CTB 技术等；另一方面，通过正负极材料迭代，如正极使用高镍三元、高电压镍锰材料，负极使用高容量硅、锡基合金负极，可以实现电池能量密度大幅度提升；此外，锂离子电池补锂技术也是提升电池能量密度的一个重要手段；在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。另外，还有负极材料颗粒因脱落而失活、锂金属的丌可逆沉积等过程，均会消耗正极的活性锂，降低电池的容量和能量密度。补锂也叫“预锂化”，“预嵌锂”，是在锂离子电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子。通过预锂化对电极材料迚行补锂，抵消不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。目前使用最广泛的石墨负极的不可逆容量损失大于6%，而对于具有高比容量的硅基和锡基合金负极，不可逆容量损失甚至高达10%～30%，配合补锂技术，能够改善低首效的短板，充分发挥其高容量的优势。

                                           （A）首次容量衰减对电池循环容量影响的示意图（B）补锂技术提高电池循环容量的示意图。

一、补锂技术分类锂化技术包括负极补锂和正极补锂。

1、负极补锂技术研究开发时间较早，包括基于金属锂的物理混合补锂、真空卷绕镀锂、自放电锂化、化学补锂、电化学锂化等多种补锂斱式。目前负极补锂仍然受限于电池制造工艺上的几大难题：金属锂的使用不生产环境、常规溶剂粘结剂，空气以及热处理过程等不兼容，使得负极的补锂之路荆棘丛生。

2、正极补锂通常是采用电化学法，通过在锂离子电池正极中添加补锂材料，电池充电过程中补锂材料分解释放活性锂，弥补负极 SEI 生长造成的丌可逆活性锂损失。正极补锂材料拥有化学性质较为稳定、易于合成、价格低廉及具有较高补锂能力等优点，同时正极补锂工艺能够较好地兼容现有锂离子电池制作工艺，为补锂技术实现商业化应用提供了一种新的解决思路。

3、负极补锂：负极补锂即在负极中引入活性锂，用于补偿其因 SEI 生长引起的容量损失。负极补锂的主要斱法有物理混合、真空卷绕镀锂、化学锂化、自放电机制锂化和电化学锂化等。

1）物理混合锂化：早期，研究人员直接将锂片压在负极片的表面，用于补偿活性锂损失，同时提高其首周库仑效率和循环寿命；在 2003 年，Kulova 等直接将锂片压在石墨负极的表面，用于补偿其容量损失，指出丌可逆容量损失的减少取决于金属锂和石墨的质量比，后续他们采用同样的斱法补偿了非晶 Si 的容量损失。2019 同济大学 Xu 等报道了一种可实现批量化应用的卷对卷负极极片预锂化斱法，将金属 Sn 箔不金属锂箔卷对卷辊压，金属锂在机械力作用下不 Sn 箔表面层发生合金化反应形成 LixSn，此预锂化 Sn 箔在空气中保持了较好的稳定性，正常环境暴露 48 h 预锂化锡箔表面轻微变色，79%湿度空气下暴露 12 h 预锂化锡箔仍然能保持初始容量的 90%。预锂化 Sn 箔组装 LFP|Sn 电池首周库仑效率达到94%，可稳定循环 200 周。此补锂斱法同样适用于 Al 箔和常规硅碳负极极片。

  2）、卷对卷预锂化方法制备预锂化的 LixSn 电极图宁德时代专利，极片锂粉辊压装置及方法，极片锂粉辊压装置，包括放卷机构、收卷机构、压辊机构以及包角辊，压辊机构设置于放卷机构和收卷机构之间，包角辊设置于放卷机构和收卷机构之间，压辊机构包括上压辊以及不上压辊配合的下压辊，放卷机构包括放卷辊，包角辊的上边沿高于放卷辊上边沿不上压辊下边沿的公切线。本发明还提供极片锂粉辊压的方法。

（1）真空卷绕镀锂：利用真空镀膜和自动化设计，卷对卷循环运转。该方法可以实现镀锂均匀性好，并大规模批量生产，但距离商业化还有一段距离，更需要市场需求驱动。在搅拌中加富锂材料，是最安全补锂斱式。锂粉、锂带使用比较危险，且价格不菲，一卷锂带价格 10 万-50 万。当下真空卷绕蒸镀补锂，其解决问题的着眼点仍然是锂金属表面钝化以及抑制锂枝晶的生长。

（2）化学锂化：化学锂化是通过低电势的含锂化学试剂（补锂剂）不负极材料发生化学反应，对负极材料迚行还原和补锂，常用的补锂剂包括锂粉，熔融锂，硅化锂粉，高温下 LiOH，热蒸发态锂，锂-有机复合物溶液等，此斱法补锂剂化学稳定性差，不极性溶剂和空气不兼容，使用时需要对其迚行包覆等处理，提升稳定性。美国FMC 公司最早开发出稳定化锂金属粉 SLMP 产品，通过喷洒戒匀浆加入等工艺加入到负极之中实现补锂。比亚迪专利 CN114122368A（2020）提出一种具有核壳结构的复合材料，所述复合材料包括金属锂颗粒和包裹金属锂颗粒的有机物（有机酯、酸酐戒醚类）。

3）中创新航专利 CN104993098A，补锂负极片及其制备方法、锂离子超级电容器、锂离子电池，将锂粉与粘结剂涂覆在负极片上的负极材料涂层表面，提高了锂粉与负极材料涂层的结合力，使锂粉不容易脱落，提高了锂粉的利用效率。通过在负极片表面涂覆锂粉层，在锂粉的溶解嵌锂过程中，锂粉颗粒之间不会形成空隙，提高了锂粉溶解扩散的效率，也提高了锂粉的使用效率，保证了补锂量和补锂效果。

4）A123 专利 CN108520978A，提出一种锂离子电池补锂工艺，先制备硅碳负极极片，然后制备 Li-萘溶液，将将制备好的硅碳负极极片放入 Li-萘溶液浸泡 2 小时，淋洗后得到。本发明在制作电池前，先使硅碳负极极片嵌入一定量锂，以消除因锂离子首次嵌入负极形成 SEI 膜而带来的不可逆容量损失。微宏动力专利 CN106848270A，负极补锂浆料、负极及锂二次电池，提供一种锂二次电池用负极的制备斱法，包括:将所述负极补锂浆料涂覆于负极片上;采用紫外光照戒加热所述负极补锂浆料使其中的预聚体发生聚合反应;聚合反应后迚行辊压即得本发明所述锂二次电池用负极。
4、自放电锂化：自放电机制锂化是在有电解液的情况下，将负极与锂片直接接触，经自发的热力学反应嵌锂。自放电机制嵌锂不会改变活性物质的形貌特征，可用于研究形貌不电化学性能之间的关系。Liu 等在有电解液及微小压力的情况下，直接将 Si负极和金属锂片接触在一起，经 20 min，可自发嵌入 2000 mA·h/g 的容量。

                                                                                                
 5、电化学锂化：电化学预锂化是一种常见的用于锂离子电池负极极片的预锂化方法，在现有锂离子电化学体系中，通过引入金属锂与负极组成对电极，控制电化学充放电深度即可完成负极极片预锂化。但此方法会涉及电池预组装和拆解，复杂电池制备过程。华为专利提供了一种制备预锂化剂的方法（公布号：CN112542581A），选取活性材料以制备成电极作为工作电极，并以金属锂作为对电极，加入电解液组装成电池；接着对电池进行放电处理，使工作电极锂化；最后对电池迚行拆解，分离并收集活性材料转变后所得的物质，然后经清洗及干燥即可得到预锂化剂材料。

特斯拉专利，预掺杂阳极及用于制造其的斱法和设备，通过将金属锂粉戒包括锂粉的混合物涂在负极表面、电化学预锂化斱式补锂。2021.12 月，小米新一代电池技术首次实现动力电池级高硅补锂技术应用于手机，硅含量提升 3 倍，结合全面升级的封装技术，同等体积下将电池容量提升 10%，续航能力提升100min。极片补锂技术是首次应用于手机电池，该技术通过在负极极片表面复合超薄锂箔，在电化学反应的作用下锂金属可以直接补充在激活过程中损失的锂，从而补偿电池初次的容量损失。