近日，m6体育app官方 m6官网app入口 教育88看球直播 胡瑗大讲堂时志强教授、孙琮凯博士在Science Bulletin上发表题为Prelithiation in high-energy-density lithium-ion batteries: from fundamental mechanisms to next-generation system design的综述性论文。孙琮凯博士为第一作者，通讯作者分别为时志强教授和孙琮凯博士。
双碳目标驱动下，高能量密度锂离子电池已成为新能源汽车、新型电力系统等领域的核心支撑。硅基负极理论比容量可达传统石墨的十倍以上，是突破商业化电池能量密度天花板的核心技术路线。但其首周循环中固态电解质界面形成会消耗大量活性锂，通常导致全电池可用容量衰减20%~40%，成为高硅含量电池规模化应用的核心瓶颈。
预锂化技术通过向电池体系引入额外锂源补偿不可逆锂损失，是目前公认破解这一难题的最有效方案。历经多年发展，电化学预锂化、化学预锂化、牺牲盐基预锂化三类技术相继涌现，实验室层面已实现首周库仑效率超99%、循环寿命翻倍的显著成效。但长期以来，领域内缺乏统一、可验证的工业化评估标准，不同技术路线的横向对比多依赖定性判断，学术研究与量产制造需求存在明显脱节，工业端难以客观筛选适配自身场景的技术方案。
针对上述行业痛点，研究团队建立了一套兼顾量化严谨性与公开数据可得性的半定量工业评估框架，选取空气稳定性、工艺兼容性、工艺安全性、副产物管理、相对成本、预锂化精度、环境友好性、预锂化容量八个贯穿原材料存储、电极制造、电芯组装到全生命周期环保影响的核心维度，每个维度均设置明确、可验证的三级评分标准（优秀/可接受/较差），所有评分依据均来自公开实验数据与电池行业工程共识。
将该框架应用于八种主流预锂化策略后，研究团队清晰划分出不同技术的优势集群：牺牲盐类预锂化整体工业适配性最优。其中正极基牺牲盐综合表现最为均衡，在空气稳定性、工艺兼容性、工艺安全性、副产物处理四个维度均达到优秀水平，无需对现有产线进行大规模改造，最适配动力电池的量产需求；电化学预锂化在预锂化精度与补锂容量上表现最佳，但工艺兼容性与空气稳定性差，难以适配大规模量产，仍是实验室基础研究的金标准；化学预锂化补锂容量最高、死质量占比最小，但试剂易燃易爆、安全管控成本高、批次一致性难以保障，更适合小批量高附加值产品场景。
在此基础上，研究团队进一步构建了分场景的技术决策矩阵，针对不同应用的核心诉求给出差异化选型建议：针对电动汽车对高产能、低成本、高生产安全性的核心诉求，推荐正极牺牲盐预锂化路线；针对消费电子极致能量密度的需求，推荐以稳定锂金属粉末为代表的直接接触预锂化；针对电网储能超长循环寿命的要求，电解液基预锂化凭借可反复原位补锂的特性成为最优解；针对军工航天高可靠性、极端环境耐受的需求，隔膜基预锂化通过物理隔离锂源与电极，实现最优长期储存稳定性；针对柔性可穿戴设备，负极基牺牲盐在使用安全性与机械耐受性上优势显著。
研究最终提炼出下一代预锂化技术必须遵循的五条通用设计规则：分解电位需严格匹配电解液稳定窗口，兼具高比容量与精准可控的补锂剂量，分解副产物化学惰性且可完全移除，全生命周期具备本质安全与环境友好性，完全兼容标准电池制造工艺流程。这五条规则互为支撑、同等重要，任何一条存在明显短板都会成为工业化落地的核心瓶颈。
该研究系统打通了预锂化基础化学机理与规模化电池工程之间的逻辑链条，不仅为学术研究者指明了面向产业化的创新方向，也为工业从业者提供了可直接参考的技术选型工具，将有力推动高能量密度硅基电池的商业化落地，助力新能源储能产业的高质量发展。
图1. (a) 预锂化的必要性；(b) 八种代表性电池预锂化技术的示意图。该示意图梳理了电化学、化学、牺牲盐三大类共八种主流预锂化技术的分类体系与核心工作机制，总结了各技术路线的特征与适用场景，是构建统一工业评估框架的结构基础。
图2. 八种预锂化技术的八维度工业评估雷达图。该雷达图基于统一的半定量工业评估框架，从空气稳定性、工艺兼容性、工艺安全性、副产物管控、相对成本、预锂化精度、环境友好性、预锂化容量八个全价值链维度，对八种预锂化技术进行标准化横向对比。
该工作得到了国家自然科学基金青年项目（52407249）、天津市自然科学基金青年项目（23JCQNJC00880）、m6体育app官方 m6官网app入口 教育沧州研究院（TGCYY-Z-0202）、河北省博士创新站建设项目（195）的支持。
m6体育app官方 m6官网app入口 教育为第一完成单位。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.08.005。