韩国首揭高镍电池衰减真因：丁二腈竟是寿命加速器！

电动汽车的普及，让动力电池技术成为全球关注的焦点。在高能量密度锂离子电池领域，高镍电池因其卓越的性能而被广泛应用，然而，其快速衰减问题一直是行业难题，长期困扰着电池制造商和电动汽车用户。近日，新媒网跨境获悉，位于韩国的科学技术院（KAIST）的研究团队取得突破性进展，首次揭示了高镍锂离子电池快速衰减的深层原因。

这项研究由韩国科学技术院化学与生物分子工程系的崔南顺教授和材料科学与工程系的徐东华教授共同领导。他们的发现聚焦于一种名为丁二腈（succinonitrile, CN4）的电解液添加剂。丁二腈此前被引入电解液系统，旨在提升电池的稳定性和循环寿命。然而，研究团队的最新发现表明，这种添加剂在高镍电池中却扮演了导致电池快速衰减的关键角色。

具体而言，研究人员观察到，丁二腈分子会与高镍正极材料表面的镍离子发生过度的化学键合。这种强烈的结合产生了多重负面效应。首先，它破坏了正极材料原有的保护性双电层结构，这是维持电池稳定运行的重要屏障。其次，在电池充放电循环过程中，丁二腈与镍离子的过度键合导致了正极材料晶体结构的扭曲变形，使其无法维持稳定的工作状态。更甚者，丁二腈分子还会从正极材料中“攫取”电子，进一步加速了正极材料的结构损伤。

在此过程中，由于正极结构的破坏，部分镍离子会被释放出来。这些镍离子并不会就此消失，它们会迁移到电池的负极表面。在负极，这些迁移而来的镍离子扮演着“不良催化剂”的角色，加速了电解液的分解反应，并导致负极锂离子的持续损失。这种双重作用机制从正负极两方面共同加剧了高镍电池的性能衰退。通过深入的分析，研究团队证实，丁二腈最终将正极材料转变为一种异常的、镍含量不足的岩盐结构，这与高镍正极材料原本设计的工作结构完全不同，从而从根本上改变了电池的化学特性和性能表现。

研究结果显示，尽管丁二腈在钴酸锂（lithium cobalt oxide）等其他类型的锂离子电池体系中被证明能够有效提升电池性能，但其“双面性”决定了它在高镍正极材料中会产生负面作用，反而成为了导致电池衰减的不稳定因素。这表明，电解液添加剂的选择并非通用，而是需要根据特定的电池化学体系进行定制化设计。

韩国科学技术院的崔南顺教授强调：“要真正提升电池的寿命和稳定性，对电池内部机制进行精确到分子层面的理解至关重要。”他进一步指出，这项研究成果为未来开发能够避免与镍离子过度结合的新型电解液添加剂指明了方向，这对于推动下一代高容量电池的商业化应用具有里程碑式的意义。新媒网跨境了解到，这一系列发现已经发表在国际权威学术期刊《ACS Energy Letters》上，并得到了韩国三星SDI公司的支持。

这项研究不仅揭示了高镍锂离子电池衰减的深层机理，更为全球电池研发领域提供了关键的理论依据。随着电动汽车市场对电池能量密度和循环寿命的需求不断提升，对电池材料和电解液添加剂进行分子层面的精确调控，是实现高性能、长寿命动力电池的关键途径。这一发现将有助于电池制造商在设计和优化高镍电池时，规避现有问题，从而开发出更稳定、更高效的下一代电池产品。

图片：丁二腈分子与高镍正极表面Ni³⁺配体配位以及正极结构降解过程的示意图。

新媒网（公号: 新媒网跨境发布），是一个专业的跨境电商、游戏、支付、贸易和广告社区平台，为百万跨境人传递最新的海外淘金精准资讯情报。

本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/high-nickel-battery-decay-cn4-is-the-cause.html