在國家新能源汽車補貼政策的推動下，三元材料憑借著高能量密度的優勢正在迅速的攻城略地，導致傳統的磷酸鐵鋰動力電池的市場份額迅速下滑，就連磷酸鐵鋰的鐵桿粉絲比亞迪公司也宣布戰略轉型，大規模布局三元材料電池。三元材料相比于磷酸鐵鋰雖然在能量密度上具有巨大的優勢，但是在循環壽命上仍然無法讓人完全滿意，這很大程度上是因為三元材料的結構穩定性差造成，滿電狀態下Ni4+的強氧化性還會造成電解液在材料表面的分解，在循環過程中三元材料顆粒表面還會發生不可逆相變和過渡金屬元素的溶解，這都是造成三元材料容量衰降的重要因素，三元材料在循環壽命上的短板也引起了消費者的普遍擔憂。

在中韓之間因薩德事件而日益緊張的關系的影響下，現代汽車在華銷售一蹶不振，而在新能源汽車領域，現代汽車更是毫無作為。但是隨著新能源汽車補貼水平的持續下滑，讓現代汽車重新看到了希望，加速了對新能源汽車的研發。近日，韓國現代汽車聯合蔚山國家科學技術研究院針對高鎳NCM和石墨體系開發了一款電解液添加劑(三氟乙酰乙酸乙酯ETFB)，該添加劑能夠在高鎳NCM正極表面形成一層保護層，能夠抑制NCM顆粒內部裂紋的產生，并能夠有效的減少過渡金屬元素在高溫下的溶出，同時ETFB還能夠在負極表面形成一層在高溫下穩定的SEI膜，從而減輕NCM/石墨電池在高溫下的自放電現象。

針對動力電池高比能的發展方向，現代汽車和蔚山研究院的研究人員選擇NCM7/1.5/1.5+石墨體系作為研究對象，實驗中基礎電解液的配方為EC：EMC：DEC=2:5:3，LiPF6濃度1.15mol，通過向其中添加質量分數為1%的VC或者ETFB作為實驗電解液。

下圖為采用不同電解液的電池的電化學測試結果，從圖中能夠看到在首次充放電過程中采用VC和ETFB添加劑的電解液在放電容量和首次效率上要稍低于空白對照組，這表明VC和ETFB添加劑在分解的過程中會消耗少量的Li。通過dQ/dV曲線能夠看到，VC和ETFB兩種添加劑都會先于溶劑EC發生分解，這一點我們同樣可以通過分析幾種分子的LUMO和HOMO能量(下圖c)得出結論，我們看到ETFB和VC的LUMO能量比EC更低，因此VC和ETFB更容易接受電子發生分解反應，在負極表面形成更加穩定的SEI膜，從而抑制電解液的進一步分解。

下圖為不同電解液在25℃和45℃下的循環性能對比(0.5C充放)，從圖中能夠看到在25℃常溫下空白對照電解液的衰降速度非常快，而采用VC添加劑和ETFB添加的電池的循環性能比較接近，僅僅是在循環的后期VC添加劑電解液出現了衰降較快的現象。在高溫下幾種電解液的差距就比較明顯了，從下圖b中能夠看到從一開始ETFB添加劑的電解液就表現出了絕對的優勢，采用VC和空白電解液在循環過程中衰降非常迅速，特別是空白對照組電解液在循環150次以后出現了容量跳水的現象。通過EIS分析發現，通過在空白電解液中加入1%的ETFB添加劑能夠將電池在45℃下循環300次后的界面阻抗(包括SEI膜阻抗和電荷交換阻抗)從39ohm降低到22.8ohm，表明ETFB能夠形成更加穩定和低阻抗的SEI膜。

SEI膜的穩定性可以通過穩態下的漏電流進行對比，通過將NCM/Li半電池充電至4.4V，然后進行恒壓充電，對比兩組電解液的恒壓電流變化可以發現采用ETFB添加劑的電解液的恒壓電流要明顯低于空白對照組，這是因為ETFB的HOMO能量要稍高于EC，因此在ETFB會先于EC在正極表面氧化分解反應，從而抑制了電解液溶劑的分解反應，這對于提升NCM/石墨電池在45℃高溫下的循環性能有積極作用。對過渡金屬的溶出情況研究也發現(60℃存儲5天后)，在空白電解液中添加1%的ETFB后Ni、Co、Mn元素的溶出量被大大降低，這一發現表明添加ETFB后電解液在正極形成的SEI膜的熱穩定性更好，因此能夠有效的抑制高溫存儲過程中過渡金屬元素的溶出。

過渡金屬元素溶出和過渡元素進入到Li層造成的相變往往會導致NCM顆粒內部的產生應力，通過觀察循環后的正極的橫切面，能夠發現在25℃下循環300次后，普通電解液(下圖a)中的NCM顆粒出現了很多微小的裂紋，當循環溫度提升到45℃后(下圖c)，NCM顆粒破碎的現象變的更加嚴重。而采用ETFB添加劑電解液的NCM材料無論是在25℃(下圖b)還是45℃(下圖d)下循環，NCM顆粒都沒有形成明顯的裂紋。這主要是因為在普通電解液中NCM顆粒表面形成的SEI膜熱穩定性差，并且也不均勻，因此導致HF的侵蝕和嵌Li不均勻，造成顆粒內部應力的積累。而在電解液中添加1%ETFB后，能夠在NCM顆粒表面形成一層均勻的SEI膜，從而保證Li能夠均勻嵌入到NCM顆粒內部，也抑制了HF對NCM顆粒的侵蝕，從而避免了NCM顆粒裂紋的產生。

現代汽車和蔚山研究院的科研人員通過向電解液中添加少量的ETFB添加劑，在正極和負極表面都形成了熱穩定性更好、更加均勻的SEI膜，因此減少了正極Li+嵌入不均勻的現象，同時抑制了HF對NCM顆粒的侵蝕，避免了NCM顆粒在循環過程中顆粒內裂紋的產生，減少了過渡金屬元素在高溫下的溶出，顯著提升了高鎳NCM/石墨電池的循環性能，對于推動高鎳材料在動力電池上應用具有重要意義。