石墨電池半電池和正極不一樣的是， 石墨做正極，金屬鋰片做負極， 先放電，而石墨的首效明顯低于正極材料的首效，主要原因就是鋰離子穿過電解質(zhì)，會在石墨表面形成SEI膜，消耗了大量鋰離子。而為了SEI膜獻身的鋰離子則無法回到負極。

全電池首次效率，從電池注液后，需要經(jīng)過化成（僅充電）和分容這（有充放電）的工序，一般而言，化成自動線探針夾具模組改造以及分容第一步都是充電過程，二者容量加和，就是全電池首次充入容量；分容工步的第二步一般是從滿電狀態(tài)放電至空電，因此此步容量為全電池的放電容量。將二者結(jié)合起來，就得到了全電池首次效率的算法：
全電池首次效率=分容第二步放電容量/（化成充入容量+分容第一步充入容量）

日常中一般為了減少偏差，取第二次完全放電容量為電池容量。

綜上，我們可以得出一個結(jié)論。若電池正極使用了首次效率為88%的三元材料，而負極使用了首次效率為92%的石墨材料。對這款全電池而言，首次效率就是88%，也就是當(dāng)正極首效為88%、負極首效為92%時，全電池的首效為88%，與較低的正極相等。

當(dāng)然，除了電池材料影響首效，電極材料的比表面積也是一個重要的影響因素，石墨的比表面積越大，形成的SEI膜越大，需要消耗的鋰離子更多，首效更低。此外還與電池的化成充電制度有關(guān)，充入合適的SOC，也會一定程度上影響電池的首效。

對全電池而言，化成時負極界面形成的SEI膜會消耗掉從正極脫嵌的鋰離子，并降低電池的容量。如果我們可以從正極材料外再尋找到一個鋰源，讓SEI膜的形成消耗外界鋰源的鋰離子，這樣就可以保證正極脫嵌的鋰離子不會浪費于化成過程，最終就可以提高全電池容量。這個提供外界鋰源的過程，就是預(yù)鋰化。

下面我將借用一片文章來給大家講述一下主要的預(yù)鋰化方法，而我只見過一種，就是負極噴涂鋰粉的方法。

1，負極提前化成法

我們可以讓負極單獨化成，待負極形成SEI膜后再與正極裝配，這樣就可以避免化成對正極鋰離子的損耗，并大幅提升全電池的首次效率及容量，如示意圖：

負極片與鋰片被浸泡在電解液中，并有外電路連接充電。這樣就可以保證化成時消耗的鋰離子來源于金屬鋰片而非正極。待負極片化成完畢后，再與正極片裝配，電芯已不需要再進行化成，從而不會由于負極形成SEI膜而損失正極的鋰離子，容量也就會明顯提高。

這種預(yù)鋰化方法的優(yōu)點是可以最大限度的模擬正?；闪鞒蹋瑫r保證SEI膜的形成效果與全電池相近。但是負極片的提前化成和正負極片的裝配這兩個工序，操作難度過大。

2，負極噴涂鋰粉法

由于使用負極片單獨化成補鋰難以操作，因此人們想到了直接在負極極片上噴涂鋰粉的補鋰方法。首先要制作出一種穩(wěn)定的金屬鋰粉末顆粒，顆粒的內(nèi)層為金屬鋰，外層為具有良好鋰離子導(dǎo)通率和電子導(dǎo)通率的保護層。預(yù)鋰化過程中，先將鋰粉分散在有機溶劑中，然后將分散體噴涂在負極片上，接著將負極片上的殘留有機溶劑干燥，這樣就得到了完成預(yù)鋰化的負極片。后續(xù)的裝配工作與正常流程一致。

化成時，噴涂在負極上的鋰粉會消耗于SEI膜的形成，從而最大限度的保留從正極脫嵌的鋰離子，提高全電池的容量。

3，負極三層電極法

由于設(shè)備及工藝的局限性，單純的為了預(yù)鋰化而進行高成本的改造并非電池廠的優(yōu)先選擇，如果可以用電池廠熟悉的方式完成預(yù)鋰化，那推廣性就大幅增強了。下面所說的三層電極法，對電池廠的操作就更為簡單。三層電極法的核心在于銅箔的處理

當(dāng)電芯完成注液后，保護層會溶解于電解液中，從而讓金屬鋰與負極接觸，化成時形成SEI膜所消耗的鋰離子由金屬鋰粉補充。充電后的電極圖示如下：這種方法對電池廠加工條件沒有苛刻要求，但是保護層在極片收放卷、輥壓、裁切等工位的穩(wěn)定性是對電極材料研發(fā)的很大挑戰(zhàn)，金屬鋰粉化成消失后負極材料粘結(jié)性的保證也頗有難度。

4，正極富鋰材料法

在企業(yè)里工作的小伙伴們一定都曾深切的體會過：即便實驗室條件下能夠成功的東西，挪到企業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)后也很可能困難重重。設(shè)備的改造成本、材料的批量投入成本、加工環(huán)境的控制成本等都可能成為新技術(shù)無法推廣的致命傷。對于鋰電這一工藝、設(shè)備已經(jīng)基本成熟的行業(yè)而言，企業(yè)優(yōu)先選擇的預(yù)鋰化方案，一定會是一個不用做太多現(xiàn)場改動、甚至拿過來就能直接推廣的方法。而正極富鋰材料法，恰好滿足了電池廠這一方面的需求。

所謂正極富鋰法，可以簡單理解為，有這么一種材料，在化成的時候，她的正極釋放出的鋰離子個數(shù)，是目前所用的材料所能釋放的鋰離子個數(shù)的好幾倍。當(dāng)負極首效低于正極時，化成時就會有太多的鋰離子損耗于負極，造成放電后正極有效空間無法被鋰離子欠滿，形成正極嵌鋰空間的浪費。如果在正極中加入少量的高克容量富鋰化材料，這樣既可以為化成時SEI膜的形成提供更多的鋰離子，也不用擔(dān)心放電時富鋰化材料無法再次嵌鋰（因為化成時已經(jīng)將富鋰材料提供的鋰離子全部消耗）。

上面所述的各種預(yù)鋰化成方法，針對的都是負極首效低于正極的全電池，全電池預(yù)鋰化后，化成自動線探針夾具模組改造與更換，首次效率最高也只能達到正極材料半電池的水平。而對于正極首效更低的電池而言，上面的方法則基本無能為力，原因是此時全電池的首效受限于正極充電后不再有足夠的嵌鋰空間，即使外界補鋰工藝，也無法嵌入正極