多功能硅基复合电解质添加剂增强锂金属负极/电解质界面稳定性
锂金属电池（LMB）的高能量密度使其成为前景广阔的电池研究目标。然而，固态电解质界面层（SEI）的不稳定性会导致枝晶的形成/生长和短路。由于SEI的组成和性质与电解质成分密切相关，电解质工程可以调节SEI的内在特性。
在此，哈尔滨工业大学张耀辉、黄喜强等人将2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷（V4）与乙烯基三乙氧基硅烷（VTEO）配对，得到了一种新型酯基电解质添加剂。研究显示，由于VTEO分子具有"分子桥"结构，通过在由V4分解产生的预成型硅基聚合物层上进行-CH═CH2加成聚合，VTEO可融入SEI薄膜中。VTEO分子上的有机官能团（-OCH2CH3）可促进Li+的传输动力学，并在OH-存在的情况下形成Si─O─Li键，从而提高负极界面的稳定性。结果显示，LFP-Li全电池在5C和10C条件下的循环寿命分别超过1000次和500次。
图1.分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）模拟分析
总之，该工作通过加入硅基复合添加剂来改变Li+溶剂化鞘的结构，从而提高了Li+的去溶剂化剂化能。其中，V4分子中的Si─O键通过吸附水分子发生开环聚合反应，在金属锂负极表面形成富含硅的聚合物SEI。由于其独特的"分子桥"结构，VTEO添加剂可通过硅基聚合物层表面的-CH═CH2加成聚合作用融入SEI中。VTEO分子上的有机官能团（-OCH2CH3）除了能促进Li+的快速去溶剂化外，还能与溶液中的Li+形成Si─O─Li键，并在OH─的存在下在负极表面形成锂/锂化合物（Li、LiOH）。
此外，研究还证明，硅基添加剂有助于CEI的组成，从而增强锂离子在正极表面的反应动力学，减少正极活性材料的溶解。基于此，使用改性电解液的全锂离子电池在5C下可稳定循环1000次以上。因此，该项研究为提高锂金属电池循环寿命的安全电解液改性确立了实用的设计原则，并提供了生产具有强附着力的稳定SEI的有效方法。
图2..含/不含硅基添加剂的全锂离子电池的电化学性能
MultifunctionalSilicon-BasedCompositeElectrolyteAdditiveEnhancestheStabilityoftheLithiumMetalAnode/ElectrolyteInterface,AdvancedEnergyMaterials2024DOI:10.1002/