用于高能量密度鋰離子電池的新型電解質(zhì)添加劑
隸屬于UNIST的聯(lián)合研究小組推出了一種新型電解質(zhì)添加劑，該添加劑可延長高能量密度鋰離子電池(LIB)的壽命并使其快速充電。這項研究發(fā)表在2021年2月的《自然通訊》上，由能源與化學工程學院的Nam-Soon Choi教授和Sang Kyu Kwak教授與UNIST化學系的Sung You Hong教授合作進行。 。UNIST能源與化學工程學院的Jaephil Cho教授也參加了該研討會。
隨著對大容量電池(即，EV電池)的需求增加，正在積極進行努力以用諸如硅或高鎳的高容量材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋰離子電池電極。盡管硅是提高LIB能量密度的有吸引力的陽極材料，但由于在充電和放電期間的體積膨脹，它們顯示出較差的機械強度。高鎳陰極材料還具有較差的化學穩(wěn)定性。
在研究中，研究小組證明，在高容量Si-C陽極上創(chuàng)建穩(wěn)定且可空間變形的固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)可以忍受Si鋰化引起的不可避免的體積變化，并可以延長使用壽命和高能量密度LIB的快速充電能力。
根據(jù)研究小組的說法，當將新的添加劑添加到由高鎳陽極和硅混合陽極組成的大容量電池中時，即使經(jīng)過400次充電和放電循環(huán)(10%)，初始容量仍可保持在81.5%。比選擇VC(碳酸亞乙烯酯)或FEC(碳酸氟亞乙酯)作為LIB中的添加劑要好30%。
“這項成就是材料結(jié)構(gòu)設(shè)計，實驗，模擬和合成方法研究合作完成的結(jié)果，可以使這種材料結(jié)構(gòu)真正彌補現(xiàn)有添加劑(VC)的不足。它為開發(fā)提出了新的方向， ”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)，這些添加劑可以從電解液中除去氫氟酸(HF)，以防止高Ni陽極內(nèi)的金屬(鎳)泄漏出去。陽極內(nèi)部的金屬量決定了電池容量。
研究小組指出：“這項工作為高能密度鋰離子電池用電解質(zhì)添加劑的開發(fā)提出了突破。” “我們期望我們用于合理的分子設(shè)計和DFT輔助機制開發(fā)的系統(tǒng)方法為發(fā)現(xiàn)下一代添加劑提供了一種有希望的方法。
標簽： 鋰離子電池