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。
