journal article·2023-07Open access

Prelithiation: A Critical Strategy Towards Practical Application of High‐Energy‐Density Batteries

Hongqiang Zhang, Jun Cheng, Hongbin Liu, Deping Li, Zhen Zeng, Yuanyuan Li, Fengjun Ji, Yixuan Guo, Youri Wei, Shuai Zhang, Tiansheng Bai, Xiao Xu, Ruiqin Peng, Jingyu Lu, Lijie Ci

Advanced Energy Materials· Volume 13· Issue 27

Abstract

Abstract To meet the demand for high‐energy‐density batteries, alloy‐type and conversion‐type anode materials have attracted growing attention due to their high specific capacity. However, the huge irreversible lithium loss during initial cycling significantly reduces the energy density of the full cell, which limits their practical applications. Fortunately, various anode prelithiation techniques have been developed to compensate for the initial lithium loss. At the same time, the cathode prelithiation has been proposed and demonstrated remarkable enhancement in the electrochemical performance, along with excellent scalability and compatibility with the existing battery production processes. Here, recent advances are reviewed in the prelithiation of both anodes and cathodes, and the key challenges are discussed in front of their practical applications. It is aimed to provide better recommendations and assistance for its large‐scale practical applications.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Materials and Technologies · Advanced Battery Technologies Research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining School of Materials Science and Engineering Harbin Institute of Technology (Shenzhen) Shenzhen 518055 China

School of Intelligence Engineering Shandong Management University Jinan 250357 China

School of Science Harbin Institute of Technology (Shenzhen) Shenzhen 518055 China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.cej.2021.13234310.1016/j.cej.2021.132343 ↗
2. 10.1002/adfm.20190225510.1002/adfm.201902255 ↗
3. 10.1016/j.carbon.2021.10.07010.1016/j.carbon.2021.10.070 ↗
4. 10.1021/acsami.9b0815310.1021/acsami.9b08153 ↗
5. 10.1002/cssc.20190071910.1002/cssc.201900719 ↗
6. 10.1016/j.ensm.2022.03.01410.1016/j.ensm.2022.03.014 ↗
7. 10.1039/c2ta01393b10.1039/c2ta01393b ↗
8. 10.1016/j.jpowsour.2016.01.06110.1016/j.jpowsour.2016.01.061 ↗
9. 10.1016/j.mtphys.2023.10100910.1016/j.mtphys.2023.101009 ↗
10. 10.1002/EXP.2021002410.1002/EXP.20210024 ↗
11. 10.3390/batteries810014110.3390/batteries8100141 ↗
12. 10.1007/s12598-021-01716-110.1007/s12598-021-01716-1 ↗
13. 10.1016/j.apmate.2021.09.00610.1016/j.apmate.2021.09.006 ↗
14. 10.1007/s12598-022-02050-w10.1007/s12598-022-02050-w ↗
15. 10.1007/s42864-022-00178-x10.1007/s42864-022-00178-x ↗
16. 10.1002/aenm.20140222510.1002/aenm.201402225 ↗
17. 10.1038/451652a10.1038/451652a ↗
18. 10.1021/ja507828x10.1021/ja507828x ↗
19. 10.1002/aenm.20200349310.1002/aenm.202003493 ↗
20. 10.1039/D0MH01403F10.1039/D0MH01403F ↗
21. 10.1016/j.enpol.2014.05.02110.1016/j.enpol.2014.05.021 ↗
22. 10.1021/cr500207g10.1021/cr500207g ↗
23. 10.1038/nnano.2007.41110.1038/nnano.2007.411 ↗
24. 10.1021/acs.chemrev.9b0061810.1021/acs.chemrev.9b00618 ↗
25. 10.1021/acsnano.9b0992810.1021/acsnano.9b09928 ↗
26. 10.1016/j.cej.2020.12609110.1016/j.cej.2020.126091 ↗
27. 10.1039/C4CC09233C10.1039/C4CC09233C ↗
28. 10.1007/s12598-020-01445-x10.1007/s12598-020-01445-x ↗
29. 10.1039/C8RA04804E10.1039/C8RA04804E ↗
30. 10.1016/j.carbon.2019.04.05110.1016/j.carbon.2019.04.051 ↗
31. 10.1016/j.electacta.2016.11.00610.1016/j.electacta.2016.11.006 ↗
32. 10.1016/j.jallcom.2020.15366410.1016/j.jallcom.2020.153664 ↗
33. 10.1016/j.ijhydene.2021.11.08010.1016/j.ijhydene.2021.11.080 ↗
34. 10.1021/acs.nanolett.9b0149210.1021/acs.nanolett.9b01492 ↗
35. 10.1002/admi.20190118710.1002/admi.201901187 ↗
36. 10.1039/c2ee21437g10.1039/c2ee21437g ↗
37. 10.1016/j.jelechem.2021.11532510.1016/j.jelechem.2021.115325 ↗
38. 10.1002/aenm.20160260710.1002/aenm.201602607 ↗
39. 10.1149/2.0611803jes10.1149/2.0611803jes ↗
40. 10.1002/aenm.20210363010.1002/aenm.202103630 ↗
41. 10.1002/aenm.20230050710.1002/aenm.202300507 ↗
42. 10.1021/acsami.6b1100810.1021/acsami.6b11008 ↗
43. 10.1038/3503504510.1038/35035045 ↗
44. 10.1021/cr300188410.1021/cr3001884 ↗
45. 10.1021/ja206268a10.1021/ja206268a ↗
46. 10.1016/0022-4596(81)90487-410.1016/0022-4596(81)90487-4 ↗
47. 10.1021/acsomega.8b0018810.1021/acsomega.8b00188 ↗
48. 10.1016/j.carbon.2022.02.01110.1016/j.carbon.2022.02.011 ↗
49. 10.1002/adma.20100071710.1002/adma.201000717 ↗
50. 10.1016/S0378-7753(97)02619-010.1016/S0378-7753(97)02619-0 ↗
51. 10.1016/j.joule.2017.07.00610.1016/j.joule.2017.07.006 ↗
52. 10.1002/advs.20200503110.1002/advs.202005031 ↗
53. 10.1016/j.carbon.2006.02.03710.1016/j.carbon.2006.02.037 ↗
54. 10.1016/j.jpowsour.2009.05.04010.1016/j.jpowsour.2009.05.040 ↗
55. 10.1016/j.jpowsour.2009.01.06710.1016/j.jpowsour.2009.01.067 ↗
56. 10.1016/j.carbon.2016.10.00810.1016/j.carbon.2016.10.008 ↗
57. 10.1016/j.carbon.2008.04.02110.1016/j.carbon.2008.04.021 ↗
58. 10.1149/1.216145310.1149/1.2161453 ↗
59. 10.1002/celc.20190209810.1002/celc.201902098 ↗
60. 10.1002/cjoc.20180055910.1002/cjoc.201800559 ↗
61. 10.1039/c2jm31015e10.1039/c2jm31015e ↗
62. 10.1016/j.electacta.2014.04.17110.1016/j.electacta.2014.04.171 ↗
63. 10.1016/S0013-4686(02)00845-910.1016/S0013-4686(02)00845-9 ↗
64. 10.1021/nl303823k10.1021/nl303823k ↗
65. 10.1021/nn501945f10.1021/nn501945f ↗
66. 10.1149/1.183612310.1149/1.1836123 ↗
67. 10.1016/j.jpowsour.2006.10.09610.1016/j.jpowsour.2006.10.096 ↗
68. 10.1016/j.nanoen.2014.06.02510.1016/j.nanoen.2014.06.025 ↗
69. 10.1016/j.ceramint.2017.11.09710.1016/j.ceramint.2017.11.097 ↗
70. 10.1021/am502214k10.1021/am502214k ↗
71. 10.1016/j.elecom.2010.01.03110.1016/j.elecom.2010.01.031 ↗
72. 10.1002/chem.20120008610.1002/chem.201200086 ↗
73. 10.1016/j.jpowsour.2011.02.00110.1016/j.jpowsour.2011.02.001 ↗
74. 10.1016/j.matlet.2016.09.00110.1016/j.matlet.2016.09.001 ↗
75. 10.1021/cm703385510.1021/cm7033855 ↗
76. 10.1039/C5RA21609E10.1039/C5RA21609E ↗
77. 10.1021/ja307475c10.1021/ja307475c ↗
78. 10.1021/nn201716710.1021/nn2017167 ↗
79. 10.1149/2.018303jes10.1149/2.018303jes ↗
80. 10.1021/acsami.8b0215010.1021/acsami.8b02150 ↗
81. 10.1021/jacs.1c0364810.1021/jacs.1c03648 ↗
82. 10.1021/acs.nanolett.5b0377610.1021/acs.nanolett.5b03776 ↗
83. 10.1021/acsaem.1c0367510.1021/acsaem.1c03675 ↗
84. 10.1149/1945-7111/ac18e110.1149/1945-7111/ac18e1 ↗
85. 10.1016/j.electacta.2017.09.16710.1016/j.electacta.2017.09.167 ↗
86. 10.1038/nenergy.2015.810.1038/nenergy.2015.8 ↗
87. 10.1021/cm502442610.1021/cm5024426 ↗
88. 10.1016/j.nanoen.2019.10417510.1016/j.nanoen.2019.104175 ↗
89. 10.1021/acs.nanolett.0c0141310.1021/acs.nanolett.0c01413 ↗
90. 10.1016/j.ensm.2022.02.00510.1016/j.ensm.2022.02.005 ↗
91. 10.1149/2.1511714jes10.1149/2.1511714jes ↗
92. 10.1007/s10008-003-0399-310.1007/s10008-003-0399-3 ↗
93. 10.1134/S102319351004012910.1134/S1023193510040129 ↗
94. 10.1016/j.electacta.2006.12.01210.1016/j.electacta.2006.12.012 ↗
95. 10.1021/acsami.9b1208610.1021/acsami.9b12086 ↗
96. 10.1021/acs.nanolett.6b0365510.1021/acs.nanolett.6b03655 ↗
97. 10.1039/D1CC04217C10.1039/D1CC04217C ↗
98. 10.1016/j.jpowsour.2020.22806610.1016/j.jpowsour.2020.228066 ↗
99. 10.1002/adma.20211033710.1002/adma.202110337 ↗
100. 10.1039/C9EE01404G10.1039/C9EE01404G ↗