DGIST使用电解质添加剂增强超薄锂金属阳极 延长电池使用寿命

盖世汽车讯 据外媒报道，由大邱庆北科学技术院（DGIST）能源科学与工程系Yu Jong-sung教授领导的研究小组开发出一种使用电解质添加剂的新方法，可显著提高厚度仅为20μm的超薄金属阳极的稳定性，解决了阻碍锂金属电池商业化的寿命和安全性问题。相关研究论文发表在期刊《Advanced Energy Materials》。

图片来源： 期刊《Advanced Energy Materials》

锂金属阳极（3,860 mAh g⁻¹）的容量是广泛使用的石墨阳极（372 mAh g⁻¹）的10倍以上，并且具有较低的标准还原电位，使其成为下一代阳极材料的有希望的候选材料。然而，在充放电循环过程中，锂往往会以树枝状生长，导致短路和热失控，从而导致寿命和安全问题。此外，由于体积膨胀，固体电解质界面相（SEI）反复降解和重新形成，导致电解质快速耗尽。

使用厚度小于50μm的超薄锂金属至关重要，尤其对于锂金属电池的商业化而言。然而，随着厚度的减小，这些问题变得更加严重。因此，学术界和工业界都致力于SEI工程，以增强锂金属负极的稳定性，其中使用电解质添加剂形成SEI的策略已成为一种简单而有效的方法。

先前的研究表明，氟化锂（LiF）由于其高机械强度而有助于增强锂（Li）金属负极的稳定性。最近也有报道称，银（Ag）可以通过与锂发生合金反应来促进锂的均匀沉积。然而，目前尚无研究探索出一种能够同时形成银和氟化锂的单一添加剂。

为此，Yu教授团队引入三氟甲磺酸银（AgCF₃SO₃，简称AgTFMS）作为电解液添加剂，以解决锂金属枝晶形成和循环寿命短的问题。通过多种表面分析，团队证实使用含AgTFMS的电解液会在锂金属表面同时形成Ag和LiF。

基于此，他们成功提升了超薄（20μm）锂金属负极的稳定性，并通过实验验证了其能够有效抑制枝晶形成，使电池寿命较传统体系延长七倍以上。同时，釜山国立大学（Pusan National University）Kang Jun-hee教授团队利用计算化学方法分析了锂和银之间的相互作用能，从而阐明了增强稳定性的潜在机制。

DGIST的Yu Jong-sung教授表示：“这项研究致力于克服超薄锂金属的局限性，并显著提高锂金属电池的稳定性。我们通过简单的方法形成高性能SEI膜，开发出了一种能够同时提高锂电池寿命和效率的技术。我们期待这一进展将加速锂金属电池作为可持续储能系统在电动汽车、无人机和船舶等各种应用领域的商业化。”