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(zhǎng)高能量密度鋰離子電池(LIB)的壽命并使其快速充電。這項(xiàng)研究發(fā)表在2021年2月的《自然通訊》上，由能源與化學(xué)工程學(xué)院的Nam-Soon Choi教授和Sang Kyu Kwak教授與UNIST化學(xué)系的Sung You Hong教授合作進(jìn)行。 。UNIST能源與化學(xué)工程學(xué)院的Jaephil Cho教授也參加了該研討會(huì)。

隨著對(duì)大容量電池(即，EV電池)的需求增加，正在積極進(jìn)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(yáng)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(jī)械強(qiáng)度。高鎳陰極材料還具有較差的化學(xué)穩(wěn)定性。

在研究中，研究小組證明，在高容量Si-C陽(yáng)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(zhǎng)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(dāng)將新的添加劑添加到由高鎳陽(yáng)極和硅混合陽(yáng)極組成的大容量電池中時(shí)，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L(zhǎng)IB中的添加劑要好30%。

“這項(xiàng)成就是材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)，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(bǔ)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(yáng)極內(nèi)的金屬(鎳)泄漏出去。陽(yáng)極內(nèi)部的金屬量決定了電池容量。

研究小組指出：“這項(xiàng)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(jì)和DFT輔助機(jī)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。

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