用于高能量密度锂离子电池的新型电解质添加剂

隶属于UNIST的联合研究小组推出了一种新型电解质添加剂，该添加剂可延长高能量密度锂离子电池(LIB)的寿命并使其快速充电。这项研究发表在2021年2月的《自然通讯》上，由能源与化学工程学院的Nam-Soon Choi教授和Sang Kyu Kwak教授与UNIST化学系的Sung You Hong教授合作进行。 。UNIST能源与化学工程学院的Jaephil Cho教授也参加了该研讨会。

随着对大容量电池(即，EV电池)的需求增加，正在积极进行努力以用诸如硅或高镍的高容量材料代替传统的锂离子电池电极。尽管硅是提高LIB能量密度的有吸引力的阳极材料，但由于在充电和放电期间的体积膨胀，它们显示出较差的机械强度。高镍阴极材料还具有较差的化学稳定性。

在研究中，研究小组证明，在高容量Si-C阳极上创建稳定且可空间变形的固态电解质界面(SEI)可以忍受Si锂化引起的不可避免的体积变化，并可以延长使用寿命和高能量密度LIB的快速充电能力。

根据研究小组的说法，当将新的添加剂添加到由高镍阳极和硅混合阳极组成的大容量电池中时，即使经过400次充电和放电循环(10%)，初始容量仍可保持在81.5%。比选择VC(碳酸亚乙烯酯)或FEC(碳酸氟亚乙酯)作为LIB中的添加剂要好30%。

“这项成就是材料结构设计，实验，模拟和合成方法研究合作完成的结果，可以使这种材料结构真正弥补现有添加剂(VC)的不足。它为开发提出了新的方向， ”该研究的共同通讯作者崔教授说。

此外，研究小组还发现，这些添加剂可以从电解液中除去氢氟酸(HF)，以防止高Ni阳极内的金属(镍)泄漏出去。阳极内部的金属量决定了电池容量。

研究小组指出：“这项工作为高能密度锂离子电池用电解质添加剂的开发提出了突破。” “我们期望我们用于合理的分子设计和DFT辅助机制开发的系统方法为发现下一代添加剂提供了一种有希望的方法。

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