协同双添加剂策略构筑高电压稳定硼氧氟界面层提升NCM622正极循环性能

为解决高电压镍基层状氧化物正极材料(NCM)在>4.3 V vs. Li/Li+下界面副反应加剧、电解质氧化分解等问题，研究人员创新性地采用三(五氟苯基)硼烷(TPFPB)和二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)双添加剂协同调控CEI界面。该策略使Li/NCM622半电池在4.5V高压下经500次循环后容量保持率提升至76.8%，较基础电解液(7.6%)实现数量级突破，为高压锂电池产业化提供新思路。

　　

随着电动汽车和储能需求的爆发式增长，开发高能量密度锂离子电池成为研究热点。作为主流正极材料，镍钴锰三元氧化物(NCM)通过提高镍含量或充电截止电压可提升能量密度，但后者会引发电极/电解质界面剧烈副反应——过渡金属(TMs)溶解、晶格氧释放会加速电解质分解，产生的HF、PF₅等腐蚀性物质进一步破坏界面稳定性，形成恶性循环。传统解决方案如表面包覆、离子掺杂等工艺复杂，而电解质添加剂因其工艺兼容性强成为研究焦点。

山东科技大学（根据资助项目推断）的研究团队在《Materials Today Chemistry》发表研究，创新性地采用三(五氟苯基)硼烷(TPFPB)和二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)双添加剂协同策略，通过理论计算与实验验证相结合，成功构建了富含B_xO_yF_z^-组分的阴极电解质界面(CEI)膜。该研究揭示：LiDFOB通过抑制LiPF₆分解减少HF等有害副产物，TPFPB则凭借刚性苯环结构促进形成致密均匀的CEI膜，二者协同使NCM622在4.5V高压下的循环稳定性获得突破性提升。

关键技术包括：1）密度泛函理论(DFT)计算评估添加剂氧化还原电位；2）同步辐射X射线光电子能谱(SR-XPS)解析CEI组分；3）电化学阻抗谱(EIS)监测界面演化；4）高分辨透射电镜(HRTEM)观察电极结构变化。

【Preparation of Sheets】
通过优化浆料配比（NCM622:PVDF:Super P=80:10:10）制备电极片，确保材料均一性。

【Density Functional Theory (DFT) Calculations】
DFT计算表明TPFPB(-5.31 eV)和LiDFOB(-5.28 eV)的最高占据分子轨道(HOMO)能级显著高于碳酸酯溶剂(EC:-7.24 eV)，证实其优先氧化特性，为界面优先成膜提供理论依据。

【Conclusions】
研究证实双添加剂协同作用形成富含B-O-F键的CEI层，使NCM622在4.5V/1C条件下500次循环容量保持率达76.8%，较基础电解液提升10倍。该策略兼具成本优势与工艺兼容性，为高压锂电池产业化提供新思路。

讨论部分强调，TPFPB的刚性结构与LiDFOB的LiPF₆稳定作用产生"1+1>2"效应：前者增强CEI机械强度，后者抑制酸腐蚀，共同缓解TMs溶解和晶格氧损失。这种"界面-电解质"双调控模式为开发4.5V及以上高压电池体系提供了普适性设计原则。