1,000 次循環充電後 仍能保持 95.6% 容量
【重大突破 ⚠️】鋰電池廣泛應用於智能手機、手提電腦及電動車，但隨著充放電次數增加，電池內部介面退化常導致電容量迅速衰退。日本先進科學技術研究所（JAIST）近日宣布，成功研發出一款名為「五氟苯基噻吩亞胺」（Pentafluorophenyl thiophene imine，簡稱 FPTI）的新型電解液添加劑，能大幅強化石墨負極表面的保護層結構。實驗數據顯示，加入該添加劑的電池在歷經 1,000 次充放電循環後，依然能維持高達 95.6% 的電容量，展現出極為優異的長效穩定性。該項研究成果已於國際能源期刊《Energy & Fuels》正式刊載。
據 JAIST 指出，在電池初次充電過程中，電解液成分會在石墨表面分解並形成一層「固態電解質介面膜」（Solid Electrolyte Interphase，簡稱 SEI）。一層穩定且均勻的 SEI 膜既能允許鋰離子順暢通過，同時可抑制電解液持續分解；相反地，若 SEI 膜結構脆弱或持續破裂增生，將會不斷消耗活性鋰，造成電池內阻增加及電容量永久性退化。
由 Noriyoshi Matsumi 教授領導的研究團隊發現，只要在電解液中添加具五氟苯基、噻吩與亞胺官能基的 FPTI 化合物，就能促成一層富含氟化鋰（LiF）且結構緻密的鈍化保護層，並將硫與亞胺衍生物整合至介面中。
根據 JAIST 實測，傳統未添加 FPTI 的對照組半電池約在充放電 350 次後便開始出現明顯的容量衰退，經過 1,000 次循環後，電容量僅剩下 62.7%。相對地，導入 4 mg/mL FPTI 添加劑的電池，在相同 1,000 次循環條件下，電容量維持率高達 95.6%。
Noriyoshi Matsumi 教授指出，這項研究證實了毋須更換或重構現有石墨材料本體，僅需透過極微量、具備針對性的電解液添加劑，便能從根本改善負極介面的電化學穩定度。團隊下一步將著手驗證該技術在商業大尺寸電芯以及極端溫度環境下的運作表現，加速推動長壽命鋰電池的產業化應用。
資料來源:
