在电池初始充电过程中，伴随着负极表面固体电解质界面(SEI)的形成，会消耗相当数量的正极活性锂。这种初始的锂损耗会显著降低LIBs的整体容量和能量密度。LiCoO₂正极是LiBs中唯一使用无锂石墨或硅基负极的锂源。在正极侧加载额外的LiCoO₂可以补偿这种初始的锂损失。但是，由于LiCoO₂的实际锂离子容量较低(140mAh g^-1)，这种方法会增加正极侧的质量负载，对能量密度的提高非常有限。电化学预锂化法(例如，放电Si纳米线||Li金属电池)显示出很高的锂补偿效率，但是复杂的操作限制了它们的实际应用。预硫化添加剂有望补偿锂的初始损失。稳定的金属锂粉末(SLMP)、硅化锂和LixZ-Li2O复合材料(Z=Si、Ge、Sn等)。当用作阳极预硫化添加剂并引入阳极时，由于其高锂离子容量，可以作为有效的锂供体来抵消初始的锂损失。最近，通过金属氧化物与熔融锂的反应，研究人员成功地制备了一系列正极预锂离子添加剂(Li₂O/M，M=Fe，Co，Ni)，在电池初始充电过程中通过反向转化反应（Li₂O/M → M+xLi⁺+xe^-）释放出高的“施主”锂离子容量（超过600 mAh g^-1），使电池的可逆容量和能量密度提高了11%。然而，在规模化应用之前，还需要探索合成简便易行、安全性高的材料。

有鉴于此，华中科技大学孙永明教授报道了合理设计的功能正极，该正极由活性材料组成，每个颗粒内置高容量的预锂试剂。内置的预锂试剂可以在第一次循环中提供高的“施主”锂离子容量来补偿初始的锂损失，活性物质可以释放出电池循环的可逆容量。

文章要点

1）内置的预锂试剂可以在第一次循环中提供高的“施主”锂离子容量，以补偿初始的锂损失，并且活性物质可以释放可逆容量用于电池循环。利用LiCoO₂与锂配合物（萘锂，Naph-Li，Li⁺C₁₀H₈⁻）溶液的反应，采用一种简单且低成本的溶液化学方法，在LiCoO₂颗粒上原位生成了共形的超薄Li₂O/Co纳米壳。值得注意的是，LiCoO₂与锂配合物的反应是可控的。Li₂O/Co纳米壳的厚度可以调节，以满足不同负极电池锂补偿的要求。

2）与使用独立的预锂试剂相比，研究人员在正极材料中植入的预锂试剂简化了电极制造工艺，并且与使用单独的预锂试剂相比，能够实现更均匀的预锂化。因此，对锂离子初始损耗的补偿和提高锂离子电池能量密度的策略满足上述可扩展应用的标准。

3）以CS-LiCoO₂为例(CS-LiCoO₂中具有1.5 wt%Li₂O/Co)，研究发现在0.1 C时，CS-LiCoO₂的电荷比容量比原始LiCoO₂高15 mAh g^-1（CS-LiCoO_₂为165mAh g^-1，原始LiCoO₂为150 mAh g^-1）。CS-LiCoO₂ || 石墨-SiO₂全电池比使用原始LiCoO₂的同类电池具有更高的容量和能量密度。

Xiaoxiao Liu, et al, Conformal Prelithiation Nanoshell on LiCoO2 Enabling High Energy Lithium-Ion Batteries, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01413

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01413