协同双添加剂电解质策略构筑高电压LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的稳定界面及循环性能提升

为解决高电压NCM622正极材料面临的界面副反应和电解质分解难题，研究人员创新性地采用TPFPB与LiDFOB双添加剂协同策略。该研究通过理论计算与实验验证，证实添加剂可形成富含BxOyFz-的CEI膜，使电池在4.5V高压下循环500次后容量保持率达76.8%，较未添加组提升10倍，为高能量密度电池开发提供新思路。

　　

随着电动汽车对续航里程需求的不断提升，开发高能量密度锂离子电池成为研究热点。镍钴锰三元正极材料（NCM）因其较高的理论容量和成本优势备受关注，其中LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）在提升工作电压至4.5V时，虽能释放更多容量，却面临严峻的界面稳定性挑战——电解质氧化分解产生的HF和PF₅会腐蚀电极，过渡金属溶解和晶格氧释放更会引发连锁反应，导致电池性能急剧衰减。传统解决方案如表面包覆和元素掺杂往往工艺复杂，而电解质添加剂因其易于产业化集成成为理想选择。

山东科技大学的研究团队在《Materials Today Energy》发表的研究中，创新性地提出将三（五氟苯基）硼烷（TPFPB）和二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）作为协同添加剂。通过密度泛函理论计算发现，这两种含硼化合物具有低于碳酸酯溶剂的氧化电位，能优先参与CEI膜形成。实验证实LiDFOB可抑制LiPF₆分解减少HF生成，而TPFPB的刚性苯环结构则赋予界面膜更高致密度。

研究采用半电池体系评估电化学性能，通过XPS深度剖析界面成分，结合EIS分析界面阻抗变化。结果显示：双添加剂组在4.5V高压下循环500次后容量保持率达76.8%，远超未添加组的7.6%。XPS检测到CEI膜中富含B-F、B-O等极性键合结构，有效阻隔电解质侵蚀。TEM观测证实改性组正极表面形成均匀的纳米级保护层，而对照组出现明显裂纹和相变。

在机理讨论部分，作者提出"双功能协同模型"：LiDFOB通过配位作用稳定PF₆^-阴离子，减少酸性副产物；TPFPB则通过π-π堆积在电极表面定向排列，形成三维交联的硼氧网络。这种协同效应使CEI膜同时具备离子导电性和机械稳定性，抑制了过渡金属的催化活性。

该研究为高电压电池开发提供了经济高效的解决方案，所采用的添加剂成本仅为传统钴酸锂改性方法的1/5。特别值得注意的是，这种电解质工程策略可直接适配现有生产线，对推进高镍正极材料的商业化应用具有重要价值。后续研究可进一步探索添加剂在全电池体系中的兼容性，以及在不同镍含量NCM材料中的普适性规律。