蓋世汽車訊 在電動汽車市場上，隨著鋰離子電池需求激增，研究人員正在加緊開發新的電解質。新電解質不僅需要保證電池的性能、壽命和安全性，還要滿足高能量負極材料（如硅）和正極材料（NMC 811等）的要求。高純度電解質能夠減少電池副反應，避免電池過早退化，具有重要意義。

據外媒報道，阿科瑪（Arkema）公司推出的新型電解液添加劑LiTDI，不僅能延長電池壽命，加快充電速度，對于電動汽車必需的高容量電池材料，還解決了材料純度和穩定性問題。

LiTDI，鋰4,5-二氰基-2-（三氟甲基）異吡唑，最初由華沙理工大學（WUT）發現，華沙理工大學、法國國家科學研究中心（CRNS）和法國亞眠大學（University of Amiens）合作研究其合成和提純。Gregory Schmidt博士在法國亞眠大學Michel Armand教授團隊時，就曾嘗試將這種鋰鹽應用于鋰離子電池中，并重點研究合成和電解質配方兩個方面。研究結果表明，用這種鋰鹽制成的添加劑，可極大提升電解質性能。研究人員將這種分子整合至阿科瑪強大的電池平臺和可再生能源解決方案。

LiTDI具有諸多優點，其分子結構經過量身打造，可以極大提升電化學穩定性，促進離子解離。異吡唑環通過共振效應促進負電荷解離。其次，兩個腈基的電負性/重量比得到優化，可以進一步促進正電荷解離。最后，附著在異吡唑環上F3基團，有益于保持電化學穩定性。循環伏安法研究表明，該分子在低于4.6 ~ 4.7V時沒有反應活性。此外，DSC研究表明，此類分子具有極高的熱穩定性，只有溫度高于250℃時才會降解，對于長期高壓高溫工作的鋰離子電池來說，堪稱最佳選擇。

在電解液中，除了固有的穩定性，LiTDI還是重要的除濕劑。鋰離子和碳腈基團與水分子相互作用，通過氫鍵捕捉水分子，從而有效地抑制LiPF5的水解。LiPF5是LiPF6在負極上的分解產物，是一種強路易斯酸，是電解質溶劑降解的主要原因。此外，由于LiPF6的降解，碳腈基團與HF分子相互作用，可以進一步減輕正極側的寄生反應。通過減少雜質對不同電解質成分的影響，只需添加1%的LiTDI，就可提高電解質穩定性，并延長電池壽命。

另外，LiTDI有助于在鋁集流器上形成鈍化層，也能對電池性能產生重要影響。研究人員試圖尋找適合高壓應用的LiPF6替代品，但是，正極集電器上出現的腐蝕現象，能夠增加內部電阻率，并降低正極容量。對于包含基于替代鹽（LiFSI等）新電解質的電池來說，由LiTDI形成的穩定鋁保護層，有助于增加電池壽命，支持使用高壓電極（如NMC 622）。

值得一提的是，LiTDI 有助于形成穩定的固體電解質界面膜（SEI），保護負極不受有機溶劑降解反應的影響。LiTDI與傳統SEI添加劑（如FEC或VC）相結合，通過對CF3基團去氟化，幫助LiF礦物相的生長，同時促進聚合物相的形成。由此產生的SEI膜更薄，而且交聯強勁，有助于降低電阻率，減少初始容量損失。這種現象不僅出現在石墨負極上，也出現在硅基正極上。對于電池壽命和電池內阻來說，SEI添加劑能起到更為重要的作用。

綜上所述，在鋰離子電池中，LiTDI添加劑與傳統的SEI添加劑協同作用，電池阻抗降低，明顯提高快速充放電性能。另外，這種鹽可以提升電解質純度和穩定性，使傳統電解質能夠高溫循環（> 45℃）。最后，LiTDI是一種很好的電解液添加劑，不論采用石墨負極，還是硅基正極，都可以明顯延長電池壽命。