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《【Advanced Energy Materials】电解液添加剂增强超薄锂金属阳极，用于更持久的电池》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2025-04-11

  • 研究机构: 大邱庆北科学技术院(DGIST)、釜山国立大学

    团队负责人: DGIST能源科学与工程系Yu Jong-sung教授、釜山国立大学Kang Jun-hee教授团队

    技术突破:

    • 开发三氟甲磺酸银(AgTFMS)电解液添加剂，在20微米超薄锂金属阳极表面同步形成银(Ag)和氟化锂(LiF)复合层。
    • Ag通过合金化反应促进锂均匀沉积，LiF凭借高机械强度稳定固体电解质界面(SEI)，双效协同抑制枝晶生长。

    关键效果:

    • 循环50次后仍保持阳极结构完整(图c-f)，LED测试显示无短路(图g-h)。
    • 与常规体系相比，电池寿命提升7倍以上，Li||NMC811软包电池在2.05 N/P比、6 g Ah?1电解液条件下展现优异循环稳定性(图a-b)。

    机制验证:

    • 通过表面分析证实Ag/LiF复合SEI层的形成(图d-f)。
    • 釜山大学团队通过计算化学阐明Li-Ag相互作用能，揭示稳定性增强的原子级原理。

    应用前景:

    该技术突破超薄锂金属阳极的体积膨胀和界面失效瓶颈，为电动汽车、无人机、船舶等领域的金属锂电池商业化铺平道路。

    原文链接：Jong Hun Sung et al, Dynamic Cycling of Ultrathin Li Metal Anode via Electrode–Electrolyte Interphase Comprising Lithiophilic Ag and Abundant LiF under Carbonate‐Based Electrolyte, Advanced Energy Materials (2025). DOI: 10.1002/aenm.202500279

  • 原文来源：https://techxplore.com/news/2025-04-electrolyte-additives-ultra-thin-lithium.html
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  • 《中国科学家证实硼添加剂可解锂金属电池关键难题》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2025-08-04
    • 中国科学家证实，添加硼的电解质能够解决锂金属电池面临的主要挑战。 以锂金属为阳极的储能装置能量密度已超500瓦时/千克，但中国南开大学一个研究小组指出，锂金属电池(LMB)的实际应用仍受锂枝晶形成、循环寿命短以及锂沉积/剥离库仑效率低等问题的严重限制。 该团队强调，优化电解质配方是克服这些挑战的有效方法，增材工程则是商业应用中极具成本效益的方法之一。 研究人员称，硼添加剂可为锂金属电池带来诸多好处。强电子缺陷有助于Li?O溶解，可降低锂金属负极的界面电荷转移阻力。通过溶解CFx孔隙中的LiF沉积物，硼添加剂还能应用于Li/CFx电池，提高锂离子扩散系数，大幅提升比放电容量和高倍率性能。此外，硼添加剂在阴极界面的氧化分解有利于形成坚固的阴极电解质中间相，有助于高压阴极的长循环稳定性。 该团队探索了四种具有不同官能团的硼添加剂作为候选物，发现静电势(ESP)可用于寻找最佳阴离子受体，其中三(六氟异丙基)硼酸盐(THFPB)在所有硼添加剂中ESP最高。新闻稿指出，ESP值较大的位点更易发生亲核反应，能强烈吸引小阴离子，有望成为最有前景的电解质添加剂。 该研究发表在《中国科学化学》杂志上。研究显示，目前对于B - ads的电子缺乏特性如何调节电解质溶剂化结构并进一步影响电极 - 电解质界面的系统研究仍有限。 研究人员表示，在这项工作中，他们为锂金属电池设计了四种B - ad，揭示了硼化合物的结构和阴离子大小在决定电解质物理化学性质方面都起着至关重要的作用。通过光谱表征和分子动力学(MD)模拟，还证实THFPB的添加可增强溶剂化结构中的离子聚集，有助于形成坚固的电解质 - 电极中间相，特别是对于高压正极。 研究人员称，使用薄锂负极、高负载正极和添加0.1 M THFB电解质的Li∥LiNi?.?Co?.?Mn?.?O?电池在150次循环后仍能保持80%的容量。这项研究证明了B - ads的多功能性，能够有效缓解高能量密度电池系统面临的关键挑战。
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  • 《韩国科学技术院开发活性电解质添加剂 提高锂金属电池性能》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2021-12-23
    • 据外媒报道，研究表明，使用电解质添加剂，可以延长锂金属电池的寿命，并大幅提升快速充放电性能。 以二氟（双草酸）磷酸锂为F供体，以硝酸锂为N供体，两者具有不同的电子接受能力和吸附倾向，通过在锂金属负极上形成双层SEI和在富镍正极上形成保护性CEI，提高Li|NCM811全电芯的循环性能。（图片来源：KAIST） 韩国科学技术院（KAIST）研究团队，将固态电解质界面膜分层，从而形成双层结构，使锂金属电池的运行时间达到突破性水平。该团队使用两种具有不同还原和吸附性能的电解质添加剂，以提高双层固态电解质界面膜的功能。此外，该团队确认，通过在正极上形成薄保护层，可以使富镍正极实现结构稳定性。 确保高能量密度锂金属电池寿命长、充电速度快，是实现其作为电动汽车优质动力源的关键。锂金属电池中的锂金属负极，能够提供比石墨负极高10倍的容量。因此，对于打造高能可充电电池，锂金属是不可缺少的负极材料。然而，电解质与锂金属负极之间发生的不良反应会影响功率，这是延长电池寿命的一大障碍。以前的研究只关注于锂金属负极表面上固态电解质界面膜的形成。 该团队设计了一种制造双层固态电解质界面膜的方法，使用电解质添加剂，解决锂金属负极不稳定的问题，这取决于其电子接受能力和吸附倾向。锂金属负极上固态电解质界面膜的这种双层结构，有望进一步应用于锂合金负极、锂储存结构和无负极技术，以满足市场对电解质技术的期望。 带有锂金属负极和富镍正极的电池，经过600次循环后，仍保持80.9%的初始容量，库伦效率高达99.94%。这将促进锂金属负极保护性双层固态电解质界面膜技术的发展。 研究人员表示，这项研究为开发电解质添加剂开辟了新的方向，旨在调节不稳定的锂金属负极-电解质界面，这是锂金属电池研究中的最大障碍。此外，无负极二次电池技术有望改变二次电池市场的游戏规则。电解液添加剂技术通过稳定锂金属负极，将促进无负极二次电池的发展。
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