TMSB：锂电池正极界面调控与性能提升
TMSB的介绍 TMSB基本化学信息 中文名称：三(三甲基硅基)硼酸酯 英文名称：Tris(trimethylsilyl)borate 分子式：C₉H₂₇BO₃Si₃ 分子量：278.38 沸点：228-229℃（760 mmHg） TMSB是一种结构简单的含硼有机硅化合物[1]，其以硼原子为中心、三个氧原子桥联三甲基硅基，形成B-O-Si三维骨架。1948年美国通用电气公司首次公开报道合成TMSB，早期其主要应用于聚合催化剂、中子吸收剂、电弧焊保护剂及硅硼化合物中间体等领域[2]。随着锂离子电池技术发展，TMSB现已成为电解液中重要的功能性添加剂。 TMSB在锂离子电池中的应用 TMSB作为锂离子电池电解液添加剂，可优先在电极形成稳定界面膜，抑制副反应发生。另外其缺电子结构可络合PF₆⁻，增大PF₆⁻与Li⁺间距，改变Li+的溶剂化结构，抑制LiPF₆热分解，从而改善电池循环性能[3]。TMSB在锂电池中的性能改善主要表现如下： 1 赋能高电压体系循环性能 LiCoO₂ (LCO)正极材料兼具高理论比容量(274 mAh/g)、高体积能量密度和良好的离子电子导电性等优势。然而，高电压运行会引发结构坍塌与电解液界面副反应，严重制约其循环稳定性。研究表明，向电解液中引入2% TMSB功能添加剂，可将LCO电池300周循环容量保持率由68.1%提高至74.8%，同时库伦效率从99.83%优化至99.85%[4]。 2 构建正极保护膜，筑牢电池稳定性基石 Xiaolin Liao等报道，在LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄ (LNMO)电池电解液中添加TMSB，可使其优先于溶剂在正极表面氧化，形成稳定的正极电解质界面膜(CEI)，从而保护材料结构完整性并显著抑制满电存储时的自放电现象[5]。 LiMn₂O₄ (LMO)正极在充放电过程中，Mn³⁺的Jahn-Teller效应导致结构畸变、颗粒破碎及锰溶出，严重制约循环性能。刘彦博等通过XPS、SEM、XRD等表征证实，电解液中添加TMSB可在LMO表面形成稳定的正极电解质界面膜(CEI)，有效提升结构稳定性，抑制界面副反应，从而显著改善电池循环性能[6]。 3 突破阻抗瓶颈，释放倍率潜能 TMSB通过调控Li⁺溶剂化结构，削弱Li⁺与碳酸酯相互作用，降低去溶剂化能垒，有效提升Li⁺迁移率、降低界面阻抗，显著改善倍率性能。Jie Wang等研究表明，0.5%的TMSB添加量即可显著改善电池的倍率性能[7]。 其他领域 TMSB作为高价值有机硅精细化学品，其应用涵盖三大领域： 受锂电池高电压添加剂需求激增及医药、精细化工领域应用延伸的双重驱动，我国TMSB市场规模预计持续扩容。伴随全球新能源产业链重构，海外市场拓展将构筑行业第二增长曲线。
参考文献： [1] 张利萍, 陈晓军. 三(三甲基硅烷)硼酸酯的制备及在锂离子电池电解液中应用的研究进展[J]. 有机硅材料, 2023, 27, 117-121. [2] Robert. H K, Schenectady. N Y. Tris-(trimethylsilyl) borate and method of preparing the same[P]. US2440101, 1948. [3] 蔡志军. 改善锂离子电池高温性能用新型电解质的研究[D]. 上海交通大学化学化工学院, 2011. [4] Jiaxun Zhang, PengFei Wang, Panxing Bai, et al. Interfacial design for a 4.6 V high-voltage single crystalline LiCoO2 cathode. Adv. Mater., 2022, 34, 2108353. [5] Xiaolin Liao, Qiming Huang, Shaowei Mai, et al. Self-discharge suppression of 4.9 V LiNi0.5Mn1.5O4 cathode by using tris(trimethylsilyl)borate as an electrolyte additive[J]. J. Power Sources., 2014, 272, 501-507. [6] 刘彦博. 提高锂离子电池高温循环稳定性的研究[D]. 上海交通大学化学化工学院, 2013. [7] Jie Wang, Hong Dong, Peng Wang, et al. Adjusting the solvation structure with tris(trimethylsilyl)borate additive to improve the performance of LNCM half cells[J]. J. Enegry Chem., 2022, 67, 55-64. [8] 席先锋, 邵向东, 吉兰平等. 一种三(三甲基硅基)硼酸酯作为羟基、羧基和氨基，以及酰胺基保护剂的作用[P]. CN 116789694, 2023. [9] 吴茂祥, 卢碧强. 一种适合用作电解液添加剂的三(三甲基硅基)硼酸酯的合成纯化方法[P]. CN101870707, 2010.
祺添新材的TMSB产品 祺添新材秉承技术创新与工艺优化理念，成功研发出性能卓越的TMSB产品。核心优势如下： 高纯度：产品纯度稳定在99.90%以上。 品质稳定：先进工艺与严苛品控，确保批次稳定一致。 供应优势：产能充足，供应链稳健，市场占有率稳居前列。 优质服务：深度技术积淀，提供快速响应与全方位技术支持。 关于祺添新材 祺添新材是一家专注于锂离子电解液添加剂和电解质锂盐、功能有机硅材料的研发、生产、销售的高新技术企业。公司旗下有四家子公司：山东祺添新材料有限公司、福州祺添新能源材料有限公司、苏州祺珠新材料有限公司、杭州斯隆材料科技有限公司。公司持续洞察行业趋势，研究开发了适用于各种不同正负极体系的功能添加剂。公司锂电池电解液添加剂产能达36,900吨/年，为锂电池的高低温、高电压、倍率快充、循环寿命、安全性和稳定性等电化学性能的提升，提供了丰富的产品系列。另外公司建立了一整套完善的管理体系，通过了ISO9001、ISO14001、ISO45001、IATF16949和安全生产标准Ⅱ级认证，逐步实现持续、稳健、快速的发展。 祺添新材深耕于锂电池电解液领域多年，是全球较早的锂电池电解液添加剂供应商。公司通过不断技术创新，以更安全、更环保、高质量的产品和服务满足客户需求，助力国家创造更美好的生活，为客户添价值，为世界添祺加彩！
