高能量密度锂电池的新型电解质添加剂

隶属于UNIST的一个联合研究小组推出了一种新型电解质添加剂，可使高能量密度锂离子电池（LIBs）具有长寿命和快速充电能力。

该研究发表在2021年2月号的《自然通讯》上，由能源与化学工程学院的Nam-SoonChoi教授和SangKyuKwak教授与UNIST化学系的SungYouHong教授合作完成。此外，UNIST能源与化学工程学院的JaephilCho教授也参与了该项目。

随着对大容量电池（即电动汽车电池）需求的增加，人们正积极努力用高容量材料（如硅或高镍）替代传统的锂离子电池电极。虽然硅是一种很有吸引力的正极材料，可以提高锂离子电池的能量密度，但由于充放电过程中的体积膨胀，其机械强度较差。高镍阴极材料还存在化学稳定性差的问题。

研究团队在研究中证明，在高容量Si-C阳极上建立稳定的、可空间变形的固体电解质间相（SEI），可以忍受Si锂化引起的不可避免的体积变化，可以使高能量密度LIBs具有较长的寿命和快速充电能力。

据研究团队介绍，在高镍阳极和Si混合阳极组成的大容量电池中加入新的添加剂后，即使经过400次充放电循环，初始容量也能保持在81.5%，比LIBs中选择VC（碳酸乙烯酯）或FEC（碳酸氟乙烯酯）作为添加剂的效果好10%～30%。

"该成果是通过材料结构设计、实验、模拟、合成方法研究等方面的合作，实际做出了这种可以弥补现有添加剂（VC）缺点的材料结构。它提出了一个新的发展方向。"该研究的共同通讯作者崔教授说。

此外，研究小组还发现，这些添加剂可以去除电解液中的氢氟酸(HF)，以防止高镍阳极内部的金属(镍)泄漏出来。阳极内部的金属量决定了电池的容量。

"这项工作在高能量密度锂离子电池的电解液添加剂开发方面取得了突破性进展，"研究团队指出。"我们期望我们的合理分子设计和DFT辅助机理开发的系统方法为发现下一代添加剂提供了一个有希望的途径。