近日，校区先进电池技术研究中心苏新、刘海萍教授团队在高电压锂金属电池电解液设计领域取得重要研究进展，团队提出一种由碳酸亚乙烯酯（VC）/氟代碳酸乙烯酯（FEC）/双草酸硼酸锂（LiBOB）三元添加剂协同调控的碳酸酯电解液体系，揭示了传统成膜添加剂“溶剂化结构重构—界面膜耦合调控”的新机制。相关成果以《添加剂驱动的溶剂化结构调控策略用于构筑稳定高电压锂金属电池》（Additive-Driven Regulating Solvation Structure Toward Stable High-Voltage Lithium Metal Batteries）为题发表于国际能源领域顶刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）。

随着电动汽车和大规模储能技术的快速发展，锂电池对更高能量密度和更长循环寿命提出了迫切需求。提高电池充电截止电压是提升能量密度的重要途径之一，但在高电压条件下，富镍正极容易发生表面结构重构、晶格氧释放和过渡金属溶解；锂金属负极则易出现电解液持续消耗、SEI膜不稳定和锂枝晶生长等问题，严重制约高电压锂金属电池的实际应用。

针对上述难题，团队从电解液溶剂化结构与电极界面协同调控出发，在传统碳酸酯电解液中引入VC、FEC和LiBOB三种添加剂，发现其不仅可优先分解并在正负极表面构建稳定CEI/SEI界面膜，还能在界面反应前重构锂离子（Li⁺）局部溶剂化环境，使电解液由溶剂主导型结构转变为阴离子/添加剂参与的配位结构，从而削弱Li⁺−溶剂相互作用、降低去溶剂化阻力，并促进氟化锂（LiF）、硼酸盐、磷酸盐等无机组分在界面膜中富集，形成致密、均匀且力学性质稳定的正负极保护层，有效抑制高电压下电解液持续氧化分解、富镍正极结构退化、过渡金属溶解迁移及锂枝晶生长，实现正极与锂金属负极界面的同步稳定。该研究突破了传统上将VC、FEC、LiBOB仅视为“牺牲型成膜添加剂”的认识，证明其还可作为溶剂化结构调控剂参与电解液体相结构重构，并影响界面反应路径与界面膜组成，为高电压锂金属电池电解液设计及高能量密度锂电池实用化提供了新思路。

图a：三元添加剂协同调控高电压锂金属电池溶剂化结构与界面稳定机制示意图  图b：软包电池循环性能验证

威海校区硕士研究生陈彦彦、博士研究生李佳凝为论文第一作者，通讯作者为刘海萍和苏新教授。该研究得到山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等项目资助。（陈彦彦）

文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.71283