如鲲（Rolechem）新製品「ARC-S37」スルホン酸誘導体電解液添加剤の評価レポート

一、性能のまとめと分析

如鯤新材が開発したARC-S37は、従来の添加剤DTDと比較して、界面被膜形成の優位性、高レート性能の強化、極限温度適応性の向上、ならびに優れた性能調整力を備えており、柔軟なシナリオ展開により適応できる点がコア競争力となっている。

二、評価条件

実験は1Ahパウチセルを使用、NCM811/SiC系、2.75V-4.25V 電解液スキーム（共用成分）: EC+EMC+DEC; 1.1M LiPF6; FEC、VC、PS 「1.0% DTD」を基礎対照群とし、「0.2% ARC-S37、0.5% ARC-S37、0.8% ARC-S37、1.0% ARC-S37」を実験群とし、具体的には以下の通りである：基礎群: 共用成分 + 1% DTD 実験群A: 共用成分 + 0.2% ARC-S37 実験群B: 共用成分 + 0.5% ARC-S37 実験群C: 共用成分 + 0.8% ARC-S37 実験群D: 共用成分 + 1.0% ARC-S37

三、実験結果

1. 被膜形成特性と初回充放電効率

01 被膜形成電位の差

dQ/dV分析によると、ARC-S37には2つの被膜形成電位ピーク（2.1V、2.36V）が存在し、一方DTDの被膜形成電位は2.32Vである。その核心的な優位性は、ARC-S37の2.1Vの被膜形成電位がDTDの2.32Vよりも早いことにあり、「優先的な被膜形成」を実現し、溶媒のさらなる消費を抑制できる。

02 被膜形成ピーク強度の規則性：

ARC-S37の添加量の増加に伴い、2.1Vの被膜形成ピーク強度が徐々に強くなり、高添加量であるほど被膜形成反応がより十分に進行し、SEI膜の構築がより完全になることを示している。

03 初期効率のパフォーマンス：

各グループ間の初期効率の差は小さい。基礎群の平均初期効率は79.5%であり、実験群の平均初期効率は79.1〜79.6%の間にあり、その中で0.2% ARC-S37が最も高い初期効率（79.6%）を示した。この結果は、ARC-S37の優先的な被膜形成プロセスが電荷消費を大幅に増加させず、「早期の被膜形成による初期効率低下」の問題を回避していることを示している。

2. レート充放電性能

レート性能は、高電流充放電シナリオにおけるセルの実用性を直接反映するものであり、ARC-S37はこの次元で顕著な優位性を示し、添加量に対する明確な依存性の規則性が存在する：

01 高レート充電性能：

ARC-S37のすべての添加量において基礎群を上回っており、高レート充電時の容量保持率は添加量と正の相関を示している。具体的には、1.0% ARC-S37の性能が最も優れている。例えば、4Cの高レート条件下では、DTDの保持率が著しく低いのに対し、1.0% ARC-S37の保持率が最も高く、この添加剤によって構築されたSEI膜がより優れたイオン伝導性を持つことを示している。

02 高レート放電性能：

低レートでは差がなく、高レートではARC-S37の優位性が顕著である——≤3Cのレート条件下では、DTDと各ARC-S37グループの放電保持率の差は小さく、5Cの高レート放電条件下では、すべてのARC-S37グループがDTDを上回り、添加量が多いほど放電性能が優れている（例えば、5Cレート放電時、1.0% ARC-S37の保持率はDTDより約10%高い）。

3. 高低温放電性能

01 常温（25°C）〜高温（55°C）：

各グループ間の差は非常に小さく、ARC-S37は放電性能において明らかな優位性を示さない。

02 低温（<0°C）：

ARC-S37の各添加量はいずれも基礎群を上回っており、温度が低いほど優位性が顕著である。例えば、-20°Cの場合、0.8% ARC-S37の容量保持率は約51.4%であるのに対し、基礎群はわずか36.6%である。

4. 高温性能

01 高温保存性能：

ARC-S37はこの次元において「高添加量が最も優れる」という特徴を示している：0.8%および1.0% ARC-S37の容量保持率と回復率が最も優れており、基礎群を2〜3%上回っている。さらに、その内部抵抗変化率は基礎群と比較してより安定しており、高添加量のARC-S37によって構築されたSEI膜が高温下で分解しにくく、電解液の酸化と活性物質の流失を効果的に抑制できることを示している。

02 高温サイクル性能：

高温サイクル性能（45°C）：高温保存性能とは異なり、0.2% ARC-S37が最も優れたパフォーマンスを示した——そのサイクル容量保持率（300サイクル後）は他のグループ（DTDおよび高添加量ARC-S37を含む）よりも1.0%高く、一方0.5%、0.8%、1.0% ARC-S37はDTDと基本的に差がない。低添加量のARC-S37によって形成されたSEI膜はより薄く靭性が優れており、長期サイクル中で亀裂が入りにくいと推測される。一方、高添加量のSEI膜は厚すぎるとサイクル後期のインピーダンス上昇を引き起こしやすい。

四、評価のまとめ

1. コア優位性のまとめ

従来の添加剤DTDと比較して、ARC-S37の核心的な競争力は以下の4点に反映されている： ① 界面被膜形成がより優れる：2.1Vでの優先的な被膜形成により、溶媒の消費を抑制し、かつ初期効率の損失がない； ② 高レート性能がより強い：4C急速充電および5C急速放電性能がDTDを上回り、高出力シナリオに適応； ③ 極限温度適応性がより良い：-20°Cの低温放電保持率が基礎群を15%以上上回り、60°Cの高温保存安定性が基礎群を2%-3%上回る； ④ 性能調整力が強い：異なる添加量により、高温サイクル（0.2% ARC-S37）、低温放電（0.8% ARC-S37）、高レート充放電（1.0% ARC-S37）などのシナリオをターゲットを絞って最適化可能。

2. 差別化された添加量の提案

異なる応用シナリオにおけるARC-S37の推奨最適添加量： ①目標シナリオ: 高レート急速充電推奨添加量（ARC-S37）: 1.00% 核心根拠: 充電レート性能が最適、4C保持率が最高、かつ高温保存安定性が良好 ②目標シナリオ: 低温環境応用推奨添加量（ARC-S37）: 0.80% 核心根拠: -10℃/-20℃ の放電性能が最適、高温保存とレート性能を兼備 ③目標シナリオ: 長期サイクル高温シナリオ推奨添加量（ARC-S37）: 0.20% 核心根拠: 45℃ サイクル保持率が最高、かつコストがより低い（添加量が少ない） ④目標シナリオ: 総合性能バランス需要推奨添加量（ARC-S37）: 0.80% 核心根拠: 低温放電、高温保存、レート性能がいずれも優れた水準にあり、明らかな短所がない総じて、ARC-S37電解液添加剤は、界面安定性、極限温度性能、高レート適応性のいずれにおいても従来のDTDを上回っており、添加量はシナリオに応じて柔軟に調整可能である。