隸屬于UNIST的一個聯(lián)合研究小組推出了一種新型電解質(zhì)添加劑，可使高能量密度鋰離子電池（LIBs）具有長壽命和快速充電能力。

該研究發(fā)表在2021年2月號的《自然通訊》上，由能源與化學(xué)工程學(xué)院的Nam-SoonChoi教授和SangKyuKwak教授與UNIST化學(xué)系的SungYouHong教授合作完成。此外，UNIST能源與化學(xué)工程學(xué)院的JaephilCho教授也參與了該項目。

隨著對大容量電池（即電動汽車電池）需求的增加，人們正積極努力用高容量材料（如硅或高鎳）替代傳統(tǒng)的鋰離子電池電極。雖然硅是一種很有吸引力的正極材料，可以提高鋰離子電池的能量密度，但由于充放電過程中的體積膨脹，其機(jī)械強(qiáng)度較差。高鎳陰極材料還存在化學(xué)穩(wěn)定性差的問題。

研究團(tuán)隊在研究中證明，在高容量Si-C陽極上建立穩(wěn)定的、可空間變形的固體電解質(zhì)間相（SEI），可以忍受Si鋰化引起的不可避免的體積變化，可以使高能量密度LIBs具有較長的壽命和快速充電能力。

據(jù)研究團(tuán)隊介紹，在高鎳陽極和Si混合陽極組成的大容量電池中加入新的添加劑后，即使經(jīng)過400次充放電循環(huán)，初始容量也能保持在81.5%，比LIBs中選擇VC（碳酸乙烯酯）或FEC（碳酸氟乙烯酯）作為添加劑的效果好10%～30%。

"該成果是通過材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、實驗、模擬、合成方法研究等方面的合作，實際做出了這種可以彌補(bǔ)現(xiàn)有添加劑（VC）缺點的材料結(jié)構(gòu)。它提出了一個新的發(fā)展方向。"該研究的共同通訊作者崔教授說。

此外，研究小組還發(fā)現(xiàn)，這些添加劑可以去除電解液中的氫氟酸(HF)，以防止高鎳陽極內(nèi)部的金屬(鎳)泄漏出來。陽極內(nèi)部的金屬量決定了電池的容量。

"這項工作在高能量密度鋰離子電池的電解液添加劑開發(fā)方面取得了突破性進(jìn)展，"研究團(tuán)隊指出。"我們期望我們的合理分子設(shè)計和DFT輔助機(jī)理開發(fā)的系統(tǒng)方法為發(fā)現(xiàn)下一代添加劑提供了一個有希望的途徑。