哈工大全媒体（李双余 刘灿尚/文 刘灿尚/图）近日，威海校区先进锂电池技术研究中心苏新教授、周薇薇副教授团队在锂电池预锂化领域取得重要研究进展。团队提出通过沥青软化诱导包覆方法，在富锂铁酸锂颗粒表面形成致密碳层，显著提升材料的空气稳定性。相关成果以《碳包覆空气稳定富锂铁酸锂(Li5FeO4)添加剂，助力高能量密度锂离子电池》（Air-stable Li5FeO4 additive enabled by carbon coating for energy-dense lithium-ion batteries）为题发表于《自然通讯》（Nature Communications）。
随着电动汽车与储能产业的快速发展，锂离子电池对高能量密度和长寿命的需求日益迫切。然而，在首次充电过程中，电池常发生活性锂损失，导致容量下降和寿命缩短，成为制约高比能锂电池应用的重要瓶颈。为解决这一问题，研究界提出通过添加补锂剂来弥补锂损失，其中正极补锂剂因工艺简便、安全性高、与现有生产流程兼容性好而备受关注。但目前尚无添加剂能同时兼具高容量和良好的空气稳定性，这一不足严重限制了其在实际中的应用。
针对这一问题，团队结合富锂铁酸锂(Li5FeO4)的高容量特性与碳包覆策略，通过沥青碳源在材料表面构建致密均匀的保护层，有效阻断其与空气中活性组分的反应，显著提高环境稳定性。该碳包覆结构不仅抑制材料在储存和加工过程中的性能衰减，还通过引入界面缺陷和氧空位，提升锂离子扩散速率和电荷转移效率。研究结合多种表征手段与理论计算，系统揭示稳定性调控机制与结构演变过程，并在电池器件层面验证其在提升能量密度和循环稳定性方面的应用潜力。该成果为高容量补锂剂的实用化提供新思路，也为高能量密度锂电池材料的设计与开发奠定重要基础。相关产品已进入多家锂电龙头企业验证，迈出产品工程化关键一步。
图a：碳包覆提升富锂铁酸锂(Li5FeO4)空气稳定性的结构调控机制与性能验证 图b：碳包覆富锂铁酸锂(Li5FeO4@C)应用性能验证
威海校区为论文唯一通讯单位，威海校区博士研究生刘灿尚为论文第一作者，苏新教授和周薇薇副教授为论文通讯作者。该研究得到山东省重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-62418-1
