近日，我院李田田副教授以第一作者在《The Journal of Physical Chemistry Letters》发表学术论文，题为《Insight into the Contribution of Nitriles as Electrolyte Additives to the Improved Performances of the LiCoO2 Cathode》。该论文用理论计算和实验验证法揭示了丁二腈（SN）的保护机理，因其提出了腈类物质新的作用机理，可供开发设计新的添加剂用于提高电池性能，具有独特的原始创新性，被该期刊作为封面文章推出。
图1 J. Phys. Chem. Lett. 第13 卷第37期封面（2022.9.22）
腈类已成功用作电解质添加剂以提高性能基于 LiCoO2 正极的商业化锂离子电池的改进，但潜在机制尚不清楚。在本文工作中，作者以丁二腈为例，通过系列实验和理论研究探索了其作用机理。
图2 基础电解液组分的氧化机理及电池自放电情况
理论计算显示，阴离子PF6-可以改变电解液组分的氧化顺序，在阴离子存在的情况下，EC- PF6-优先氧化分解并形成HF,并用实验验证了此计算结果。所以基础电解液中，电池自放电严重。
图3 基础电解液和含有SN的电极液对比
加入丁二腈（SN）后，发现SN可以与PF6-一起优先于电解液被氧化，且与电解液中的溶剂相比，可以避免形成电解液氧化分解产生的氟化氢，防止 LiCoO2结构性恶化。因此，加入SN可以提高LiCoO2 正极在高压下循环和储存性能。
图4 SN的反应机理
论文用理论计算和实验验证的方法，揭示了SN的反应机理。该机理是研究者首次提出。此前，所有腈类相关文献中的报道中，均未涉及腈类抑制 HF 的形成，或是将其归因于腈类的电化学氧化稳定性、腈类保护性界面的形成机制等。据悉，《The Journal of Physical Chemistry Letters》（引用名为J. Phys. Chem. Lett.，Nature index期刊），由美国化学会创办，为SCI一区杂志。一直以来，该期刊非常注重学术研究论文的原始创新性，为物理化学领域研究者共识认可的权威期刊。
论文信息：Tiantian Li,† Jialuo Lin,† Lidan Xing, Yaotang Zhong, Huifang Chai, Wude Yang, Jianhui Li, Weizhen Fan, Jingwei Zhao, and Weishan Li*. Insight into the Contribution of Nitriles as Electrolyte Additives to the Improved Performances of the LiCoO2 Cathode. J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 8801−8807
文献链接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02032
文/图：李田田
一审：於 祥
二审：刘顶鼎
三审：柴慧芳
