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)短(duan)期(qi)內(nei)還(hai)難(nan)以(yi)取(qu)得(de)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)，而(er)正(zheng)極(ji)補(bu)鋰(li)似(si)乎(hu)是(shi)一(yi)個(ge)可(ke)能(neng)的(de)選(xuan)擇(ze)，正(zheng)極(ji)補(bu)鋰(li)隻(zhi)需(xu)要(yao)在(zai)正(zheng)極(ji)加(jia)入(ru)一(yi)下(xia)含(han)鋰(li)氧(yang)化(hua)物(wu)，成(cheng)本(ben)低(di)，不(bu)改(gai)變(bian)原(yuan)有(you)工(gong)藝(yi)
，不(bu)涉(she)及(ji)金(jin)屬(shu)鋰(li)，因(yin)此(ci)安(an)全(quan)性(xing)大(da)大(da)提(ti)高(gao)。

　　

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。