美国阿贡实验室开发出新型电解质混合物和添加剂 提高锂离子电池循环寿命

外媒报道称，美国能源部（DOE）阿贡国家实验室的研究人员开发出一种新型电解质混合物和添加剂，可以可使硅负极具有更高的表面稳定性和整体稳定性，从而改善锂电池的循环寿命。

为进一步提升锂电池的能量密度，电池企业都在积极研发新型锂电池材料，其中高镍正极+硅碳负极成为了电池企业开发高比能电池的新型材料体系。

当前NCM811高镍材料已经实现了规模化应用，但硅碳负极的商业化道路却发展的较为缓慢，主要原因是硅碳负极容易发生膨胀和循环寿命低等问题还没有得到彻底解决。

阿贡国家实验室化学科学与工程（CSE）部门的高级化学师JackVaughey指出：“硅负极的商业化应用仍然存在绊脚石。在循环时，锂离子电池中的硅基阳极会与电解质发生很大的反应，随着时间的流逝，该过程会使电池退化从而缩短循环寿命。”

为了解决这个问题，阿贡国家实验室的研究人员研发了一种新型电解质混合物和添加剂，包含几种双电荷或三电荷金属阳离子（Mg2+，Ca2+，Zn2+或Al3+）中的任何一种。这些增强的电解质混合物，统称为“MESA”（代表硅阳极的混合盐电解质）

研究人员发现，在充电过程中，电解质溶液中的金属阳离子添加物会与锂离子一起迁移到硅基负极中，从而形成比锂硅稳定的锂金属硅相。这种新的电池化学性质极大地减少了硅负极和电解质之间的有害副反应。

在电池中测试的四种金属盐中，添加的带有镁（Mg2+）或钙（Ca2+）阳离子的电解质盐被证明在数百次充放电循环中效果最好。这些电池的能量密度比石墨锂电池高出50％。

CSE部门的化学家BarisKey说:“我们已经用标准商业相关电极制作的完整电池对MESA配方进行了彻底的测试。”“这种新型化学物质简单、可扩展，完全兼容现有的电池技术。”高工锂电网