新宙邦高电压电解液“新解”

发布日期:2025-09-03 点击次数:148

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纲目

若何构筑清楚的电极-电解液界面(SEI/CEI),成为破解高压难受的关键。

干涉2025年,电板行业的新一轮材料升级正在发生。不管是新动力汽车对轻量化和超快充的诉求,一经消耗电子对玩忽与长续航的追求,齐在股东高镍正极、硅碳负极等高性能材料加快愚弄。高镍/超高镍正极、硅碳负极乃至锂金属负极等高性能材料加快愚弄。

在这一布景下,高压正极(4.5 V–4.7 V)因大概擢升能量密度和快充平台电压,成为行业探索的进犯地方。但其背后电解液易发生氧化剖释产气、过渡金属离子融化等一系列问题,也成为制约电板寿命和安全性的瓶颈。

近日,深圳新宙邦科技股份有限公司(以下简称“新宙邦”)连合南边科技大学,在外洋期刊《Small》上发表了一项对于电解液添加剂的新考虑效果——CBS,该效果为高压电板体系的清楚性提供了新的想路。

双结构会通破解高电压难受

对于LiNi₀.₆Co₀.₁Mn₀.₃O₂(NCM613)等高镍正极材料而言,在4.4 V甚而更高电压下初始,可显贵擢升电板能量密度,但也极易激发晶格氧流失、过渡金属融化、电解液抓续氧化等连锁问题。

融化的金属离子搬动至负极后,会催化锂千里积和电解液剖释,从而破损负极SEI膜,最终导致“电板容量跳水”(battery rollover),变成容量断崖衰减。

因此,若何构筑清楚的电极-电解液界面(SEI/CEI),成为破解高压难受的关键。

针对这一中枢需求,考虑团队艰深会通碳酸酯与硫酸酯的结构上风,筹划出一种多环结构的hybrid分子CBS(Carbonate Bis(Sulfate)),其私有上风体目下两大维度:

优先成膜,霸占界面响应先机:

密度泛函表面(DFT)计较标明,相较于传统电解液组分(如碳酸乙烯酯EC、1,3-丙烷磺内酯PS),CBS具有更低的LUMO能级(-0.6eV)。这一特质使其在电板初次充电历程,大概优先于EC在负极名义发生收复响应,形成详尽富硫无机SEI膜;同期参与正极名义CEI膜的构建,显贵阻挠界面副响应。

双界面保护,阻断衰减链式响应:

在正极侧,CBS能灵验阻挠高电压下晶格氧的析出与过渡金属离子的融化,幸免正极材料结构劣化;在负极侧,其形成的清楚SEI膜可戒备电解液溶剂分子镶嵌石墨层间,幸免负极结构剥离,从起源上幸免金属离子穿梭效应和电解液耗竭。

图1:a) 电板中CBS作用机理表露图;图1:a) 电板中CBS作用机理表露图;

b) EC、PS与CBS 的分子轨谈能级;

c) 袭取不同电解液的石墨

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