水系锂离子电池（ALIBs）具有安全、环保、低成本等优点，在电能存储方面具有广阔的应用前景。由盐中水电解液支撑的高电压ALIBs（HV-ALIBs）是降低EES能源成本（美元/瓦时）的理想选择。然而，由于固体电解质界面（SEI）的形成和寄生反应导致初始循环中不可逆的锂消耗，HV-ALIB被构建成具有高正/负容量比(P/N比)以确保其长期循环寿命。因此，HV-ALIB在成本和能量密度方面的优势不可避免地会减少。目前可行的方法是添加过锂添加剂（PAs）来补偿初始循环中的容量损失。然而，由于水的高化学活性，在ALIB中使用PAs具有一定的挑战性。

近日，中科院物理研究所索鎏敏特聘研究员报道了使用一种牺牲过渡金属作为ALIBs的正极PA。

文章要点

1）过渡金属PA是一种纯金属物质，不含与传统含锂PA不同的锂资源。在初始循环中，过渡金属PA首先被氧化成相应的离子进入电解液，然后再充电到正极，以提供足够的容量来补偿负极的不可逆损失。

2）通过这一机理，过渡金属不仅在水中表现出很高的化学稳定性和与电极的良好相容性，而且还通过自身的电化学氧化提供了高的预锂比容量（理论值：>900 mAh g⁻¹)，满足了PA在ALIBs中的所有要求。

3）PA的有效性在HV-ALIB(LiMn₂O₄||TiO₂)中得到了成功的证明。采用牺牲过渡金属PA后，P/N比降至1.02，循环寿命和能量密度平衡，循环400次后容量保持率达80%以上，在P/N为1.47的条件下，以电极总质量计的121 Wh kg⁻¹的初始能量密度比100 Wh kg⁻¹高20%。

参考文献

Tianshi Lv, et al, Transition Metal Assisting Pre-Lithiation Reduces the P/N Ratio to Balance the Energy Density and Cycle Life of Aqueous Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202202447

https://doi.org/10.1002/aenm.202202447