从补锂到补钠：一种材料思路，正在改变电池的寿命上限

一、电池为什么会“越用越不耐用”

手机用了两三年就“不耐用”，电动车的续航也会慢慢缩水，背后有一个很多人不知道的原因：电池里负责“搬运电量”的活性锂，会被一点点消耗掉。锂离子电池靠锂离子在正负极之间来回穿梭工作，这些穿梭的锂离子就是活性锂，它们最初几乎都储存在正极材料里，活性锂少一分，电池容量就跟着少一分。

电池第一次充电时，负极表面要生成一层保护膜（SEI膜），这层膜会永久“吃掉”一部分来自正极的锂，就像新开的账户还没使用，就先扣了一笔手续费，此后每次循环还会有少量锂继续流失。

二、补锂：替电池提前补上“手续费”

补锂技术就是替电池把这笔“费用”提前补上，其中在正极里加入补锂添加剂的做法，因安全性高、与现有电池制造工艺兼容而备受关注。补锂的效果也有层次：少量补锂，可以直接弥补化成损失、提升电池容量；大量补锂，则让电池额外“预存”一部分锂，随着循环不断消耗，容量衰减明显放缓，使用寿命随之延长。

三、方酸锂：补锂添加剂家族中的“新秀”

方酸锂（Li₂C₄O₄）正是补锂添加剂家族中的一位“新秀”。电池第一次充电、电压升到4.0–4.2V时，它会主动“牺牲”自己，释放出锂离子去填补损失，这个电压低于常用碳酸酯电解液的分解电压，因此与现有电解液体系兼容；它自己则分解成碳和二氧化碳，理论比容量约425 mAh/g，实测约400 mAh/g。

与同类的铁酸锂、镍酸锂相比，它的特别之处是“走得干净”：用完后的残余物只占原重量的19%左右，而铁酸锂和镍酸锂分别高达61%和93%，电池里多出的“无用重量”更少，对能量密度的拖累也小得多。公开研究也印证了方酸锂的潜力：德国明斯特大学的团队发现，它空气稳定、与工业加工流程兼容，用于硅基负极电池时，电池循环寿命会随添加量增加而延长。

四、好伺候：对环境和工艺更友好

方酸锂的另一大优势是“好伺候”：铁酸锂、镍酸锂这类含金属的补锂材料普遍存在残碱高、空气稳定性差的问题，遇潮容易变质，还可能让正极浆料变稠、结块；方酸锂是中性盐，水溶液pH约为7.5，不与水和空气反应，客户测试中添加3%的浆料过夜粘度仅为3152，对比样品则达到7119，生产车间不必为它专门改造严苛的防潮条件，存储和运输成本也随之降低。

此外，方酸锂分解释放的是二氧化碳，而铁酸锂释放的是氧气，后者存在与有机溶剂反应、增加电池副反应的风险；二氧化碳则可能参与负极SEI的形成，在一定程度上减少电解液消耗。

五、使用方法与需要关注的问题

在实际使用中，方酸锂的上手门槛也不高：用法与普通正极材料类似，在正极调浆时直接加入即可，无需改动电芯产线结构；开封后建议放入真空烘箱保存，即使水分偏高，经真空或高温干燥后仍可继续使用，且不影响补锂效果。电池设计时，只要保证“正极脱锂容量（含补锂剂贡献）×1.15 = 负极嵌锂容量”，让负极有足够空间容纳全部锂，就能让补锂效果安全发挥；化成阶段则建议采用4.35V、45℃，并以小电流分段充电，在保证抽气效率的前提下进行。

不过，研究也提醒，分解过程产生的气体和孔隙，仍是方酸锂走向实际应用时需要持续优化的问题，因此排气环节尤其不能忽视。

六、天生的短板与改进思路

当然，方酸锂也有一个天生的短板：它的电阻率高达10⁸欧姆·厘米，导电性很差，影响锂的释放效率。业内的解决思路是在表面包覆一层碳，把电阻率降到5欧姆·厘米以下，包碳后的补锂效果在扣式电池测试中明显更好，这一改进思路也是Watson向其他供应商提出的建议。包碳产品的原料成本约0.77元/Ah，低于镍酸锂的1.32元/Ah，在补锂效果、能量密度和成本之间取得了较好的平衡。

七、Watson：从补锂到补钠

作为这一路线的上游，Watson在ChemWhat品牌授权下，目前正为全球合作伙伴大批量生产高纯方酸锂原料，为下游企业开发包碳等改性产品提供稳定的品质基础。与此同时，Watson也在沿着同样的思路开发方酸钠，面向钠电池。钠电池在首次充电时同样会损失一部分活性钠，补钠的原理与补锂相通。从锂到钠，Watson希望把在方酸盐材料上积累的合成与品质控制经验延伸到更多电池体系，为新一代储能技术提供可靠的原料支持。