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近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員吳忠?guī)泩F隊與德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)余彥教授合作，基于多組分添加劑的協(xié)同效應(yīng)，開發(fā)了一種具有普適性的新型“雞尾酒電解液”，通過在正極和負(fù)極上協(xié)同形成穩(wěn)定和快離子傳輸?shù)碾姌O/電解液界面，提升了商業(yè)鈷酸鋰的4.6V高電壓和5C超快充性能，并能在寬溫度范圍（-20~45℃）內(nèi)穩(wěn)定運行。相關(guān)成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上。

鈷酸鋰因其高的體積、重量能量密度而成為3C電子產(chǎn)品的主要正極材料。為了滿足日益增長的消費需求，鋰離子電池必須實現(xiàn)更高的能量密度、更長的循環(huán)壽命、更快的充電能力和更寬的工作溫度范圍。原則上可以通過提高充電截止電壓來進一步提升電池的能量密度。然而，高壓下電解液持續(xù)的氧化分解、不均勻正極-電解質(zhì)界面的過度生長和遲緩的界面動力學(xué)仍然是阻礙鈷酸鋰實現(xiàn)高壓、快充的關(guān)鍵問題。迄今為止報道的最先進的電解質(zhì)仍然無法兼顧高能量密度和快充性能，隨著能量密度的增加，緩慢的界面動力學(xué)極大地限制了上述兩個指標(biāo)的同時實現(xiàn)。

該工作中，研究團隊開發(fā)的基于多組分添加劑協(xié)同的新型“雞尾酒電解液”，可提升商業(yè)化鈷酸鋰在4.6V高電壓、超快充和寬溫條件下的工作能力?！半u尾酒電解液”通俗來說，是一種特殊的電解液“配方”，它借鑒了調(diào)制雞尾酒的方法，即通過選擇和調(diào)配不同的組分，以達(dá)到優(yōu)化電池性能的目的。

團隊利用多種表征手段證實了這種“雞尾酒電解液”通過LiPF₆、LiPO₂F₂等多組分之間的協(xié)同效應(yīng)，在正極和負(fù)極表面分別形成薄且堅固的電極/電解液界面膜，有效緩解了正極表界面結(jié)構(gòu)降解和界面副反應(yīng)，并加速界面反應(yīng)動力學(xué)，即使在高倍率下也能抑制負(fù)極側(cè)鋰枝晶的生長。因此，商業(yè)化鈷酸鋰表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性、快充、倍率性能和寬溫運行能力。研究發(fā)現(xiàn)，在5C超快充下經(jīng)過1000次循環(huán)，容量保持率高達(dá)73.2%；石墨||鈷酸鋰實用性軟包電池在2000次循環(huán)后具有72.1%的容量保持率，展示出工業(yè)應(yīng)用潛力。

此外，團隊還將基于多組分添加劑協(xié)同的電解液推廣應(yīng)用到其他先進的高鎳和無鈷正極，證明了該工作所開發(fā)的“雞尾酒電解液”具有通用性和普適性，為發(fā)展高能量密度的快速充電電池提供了新的思路和策略。