预锂化是提高锂离子电池能量密度和循环寿命的一种方法，采用薄锂箔对石墨负极进行接触式预锂化是一种很有前景的技术。然而，制造5 μm以下的薄锂箔极具挑战性，因此很难实现锂金属的精确预锂化。此外，纯薄锂箔还存在锂利用率低、碎片形成和可扩展性问题等缺点。

图1 Li-CNT膜的制备示意及表征

同济大学王超、麻省理工学院李巨、华中科技大学黄云辉、中科院苏州纳米所张永毅等开发了一种直接刮涂法，将熔融锂浇铸到碳纳米管（CNT）薄膜上，从而获得超薄、超轻的Li-CNT膜, 以应对这些挑战。之所以选择碳纳米管薄膜作为基底，是因为它具有优异的机械性能、良好的电子导电性和轻质，相互连接的碳纳米管网络和碳纳米管薄膜的多孔性能可以有效地传输电子和锂离子。 此外，作为Li-CNT膜，碳纳米管薄膜上的锂负载是可控的，可低至0.1 mg cm-2。用于商用电极的 Li-CNT 薄膜的比容量高于1200 mAh g-1。

图2 预锂化全电池的电化学性能

得益于优异的导电性碳纳米管网络和良好的电解液润湿能力，锂的利用率几乎可以达到100%。当采用Li-CNT薄膜作为预锂化剂时，首效（ICE）达到了与使用锂金属负极的LFP半电池相同的水平。这表明SEI导致的初始活性锂离子损耗得到了完全补偿。结果，LFP||Gr全电池的能量密度在首圈循环中增加了10%，在100次循环后增加了20%。

图3 接触式预锂化过程的示意图

Large-Area Lithium metal-Carbon Nanotube Film for Precise Contact Prelithiation in Lithium-ion Batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee01725g