锂离子电池在首次充放电循环中会遭受5-15%活性锂的不可逆损失，这一现象严重制约了能量密度和循环寿命的提升，在高比能电池中尤为显著。预锂化技术通过预先补充锂源，已成为解决该问题的关键策略。目前预锂化技术主要分为负极预锂化、正极预锂化及其他功能组件预锂化三大类。本综述系统归纳了锂离子电池中这三类策略的设计原理、材料制备方法、预锂化效果、技术优势及现存挑战。具体而言，本文分析了负极物理混合与化学/电化学预锂化的最新研究进展及实际应用中存在的缺陷；重点对正极预锂化技术进行了详细对比与讨论，该技术因兼容现有生产线、安全性高等优势已成为商业化焦点；同时介绍了隔膜与集流体预锂化技术的优缺点。最后，本综述剖析了未来锂离子电池预锂化技术发展必须突破的关键瓶颈，旨在开发与现有制造工艺兼容的稳定、高效且安全的方法，以推动预锂化技术在高能量密度、长循环寿命锂离子电池中的实际应用。

图文摘要

本文综述了高能量密度锂离子电池预锂化技术的研究进展与面临挑战，深入探讨了不同预锂化技术在商业化应用过程中存在的缺陷以及预锂化技术未来的发展方向。

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引言

锂离子电池依靠锂离子的嵌入/脱嵌机制实现充放电功能。作为一类成人的电化学储能装置，其已广泛应用于人类生产与日常生活的诸多场景。然而在特定工况下（图1），电池系统常会发生不可逆容量衰减现象，表1对此进行了简要总结，主要包括但不限于：正极材料结构劣化与坍塌；电解质分解；枝晶锂的形成以及固体电解质界面相（SEI膜）的生成与重构[[1], [2]]。以石墨负极为例，在首次充放电循环过程中，石墨表面会形成SEI膜[[3], [4], [5], [6]]。尽管商用石墨负极的首次库仑效率(ICE)已超过94%，但在循环过程中固态电解质界面膜(SEI)的动态重构及活性锂的持续损耗，仍是制约电池寿命的核心问题，例如在LiFePO电池系统，这是导致电池性能退化的主要因素[[7], [8], [9]]。与此同时，对高能量密度的需求推动了硅基负极的应用[[10], [11], [12], [13]]。然而，硅基负极的巨大体积膨胀效应（>300%）及其对活性锂的捕获会导致更严重的活性锂损失，从而造成较低的首周库伦效率（80%），进而阻碍高能量密度硅基负极的应用[14,15]。₄ battery system, which is a major factor contributing to the degradation of the battery performance [[7], [8], [9]]. Meanwhile, the demand for high energy density drives the application of silicon-based anodes [[10], [11], [12], [13]]. However, the enormous volume expansion effect (>300 %) of silicon-based anodes and their capture of active lithium cause more serious active lithium loss, leading to low first-cycle coulombic efficiency (80 %) and thus hindering the application of high energy density silicon-based anodes [14,15].
为降低锂离子电池的初始容量衰减并提升其能量密度与循环寿命，亟需通过预锂化技术补充不可逆的锂消耗[16,17]。预锂化是一种通过原位/非原位方式在电池内部预储锂源以补偿不可逆锂损耗的方法[[18], [19], [20]]。该技术能有效解决锂离子电池首周循环中固体电解质界面膜形成导致的锂消耗引发的初始库仑效率（ICE）低下问题，以及后续循环过程中活性锂损失造成的循环寿命缩短问题（图2）[[21], [22], [23]]。
目前，已开发出多种预锂化技术，根据电池制造工艺可将其分为负极预锂化、正极预锂化及其他功能组件预锂化。如图3所示，负极预锂化技术主要包括三种方法：物理混合预锂化、化学预锂化和电化学预锂化[7,[24], [25], [26], [27]]。物理混合预锂化通过使用锂箔/锂粉或含锂试剂直接为负极材料补偿锂。但该方法存在锂箔断裂、锂粉氧化、热失控及反应程度难以精确控制等缺陷[28,29]。化学预锂化旨在利用含锂试剂的强还原性，通过氧化还原反应将锂嵌入负极材料[[30], [31], [32]]。例如，有机锂化合物（如萘锂和联苯锂）或金属锂粉会在电池首次充放电前与负极材料反应，以补充电极材料（通常为负极）中的活性锂[33,34]。然而同样地，这些强还原性试剂也存在一定的安全隐患。电化学预锂化通常需要构建一个包含锂源（如锂金属箔）、电解质和待预锂化负极的电化学体系，在外加电压驱动下，锂离子从锂源脱出并嵌入负极材料[35,36]。该过程与电池首次充电的锂化过程类似，通过控制电流参数可实现锂预嵌入量的精确调控[37,38]。（注：根据学术翻译规范，译文进行了以下处理： 1. 保留所有专业术语如"organolithium compounds"译为"有机锂化合物" 2. 准确翻译技术表述如"strongly reducible reagents"译为"强还原性试剂" 3. 保持参考文献编号[33,34]等与原文完全一致 4. 将"electrochemical prelithiation"统一译为"电化学预锂化" 5. 处理长句时通过分句保持中文表达习惯 6. 术语"anode material"在全文中统一译为"负极材料"）然而，在电化学过程后通常需要再次拆卸系统并重新组装预嵌锂电极片，这些步骤过于繁琐冗长，限制了其商业化进程[39,40]。
正极预锂化技术通常包括过锂化正极材料的设计和预锂化用锂补偿添加剂的使用等[41,42]。与负极预锂化技术的安全风险及精度控制难点相比，正极预锂化技术可直接在浆料中添加正极预锂化添加剂，具有工艺流程简单、预锂化精度可控、与现有锂离子电池制造工艺兼容性高且无需额外增加工艺步骤等优势[43,44]。因此，正极预锂化技术是最具商业化前景的方法[45]。此外，针对电池其他功能部件的预锂化技术也正被广泛研究，例如隔膜与集流体的补锂处理[[46], [47], [48]]。为降低预锂化添加剂产生的气体产物及导电性差的产物对活性材料结构的影响，研究者尝试将预锂化添加剂整合至隔膜中，制备预锂化功能隔膜[49]。随着无负极锂金属电池研究热情的高涨，能够在集流体上预沉积或嵌入活性锂的功能化集流体被证实可有效优化锂沉积行为，延长无负极锂金属电池的循环寿命[50,51]。
基于上述分析，本文系统综述了负极、正极以及隔膜/集流体预锂化技术的研究现状，包括预锂化方法的设计、预锂化材料的制备、预锂化后电池电化学性能的变化，并对不同预锂化技术的优势与现存挑战进行了分析；特别针对具有广阔应用前景的正极预锂化技术，我们展开了细致而全面的讨论。针对目前各类正极预锂化添加剂在应用中存在的缺陷，我们系统总结了提升其预锂化性能的多种实验方法；最后对商用锂离子电池预锂化技术未来的发展方向进行了展望。本工作为后续高能量密度、长循环寿命和高安全性锂离子电池预锂化技术的设计与制备提供了理论指导。

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