能够在电极上形成富含阴离子的无机固体电解液界面（SEI）并具有广泛的电化学稳定性的电解液创新对于金属锂电池（LMB）的商业化至关重要。然而，目前使用的高浓度盐或氟化溶剂/稀释剂策略因为高氟含量而导致生产成本大大增加，环境负担加重。因此，设计新型的低氟电解液，既环保又低成本，同时还具有与LMA和高压阴极的良好兼容性，对于推进实用LMB的商业化是非常可取的。

近日，浙江大学范修林、中科院物理所王雪峰等人报告了一系列硅氧烷溶剂，相比较碳元素，第三周期同主族的硅元素有空的3d轨道，能够容纳氧元素的孤对电子，可以改善溶剂的氧化还原稳定性以及降低溶剂与锂离子的配位。在一系列硅烷溶剂中，1.5 M LiFSI/二甲基二甲氧基硅烷（DMMS）电解液使得锂/铜电池的库伦效率达到99.8%，高于其他溶剂。

图1 分子设计原则。(a)1,2-二甲氧基乙烷(DME)和碳酸乙烯酯(EC)分别是醚类和酯类溶剂的典型代表。 (b), 醚、硅氧烷和酯的近似分子轨道的示意图。其中硅氧烷和酯具有共轭效应。(c), 8种溶剂中指定的C-O和Si-O键的计算弹性力常数（虚线标记）。(d), 8种溶剂的计算静电势最小值。

使用该电解液能够让高压LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）和LiCoO₂（LCO）电池稳定循环。含有DMMS电解液的NCM811全电池（2.3 mAh cm^-2, N/P=1.8），在循环350圈后还有80%的容量保持率，在高电压LCO全电池（3 mAh cm^-2, N/P=1.3）中循环200圈后还有95%的容量保持率。此外，DMMS电解液对于锂离子电池软包电池也能够稳定循环，800圈后的保持率为81%。

该工作提供了一种使用低F但是能够实现更好的电池性能的方案。使用Si-O代替C-O可以提高抗氧化性，生成富含阴离子的溶剂化结构，稳定正负极。最终该电解液能够让NCM811、LCO全电池稳定循环，也同样能够应用于NCM811/石墨电池。这种通过化学键设计的理论为未来电解液的设计提供了一种前沿的方案。

(a)Li/NCM811全电池循环图 (b) 碳酸酯电解液 (c) 醚类电解液 (d) DMMS电解液 (e) Li/LCO 全电池 （f） Li/NCM811软包电池 （g）NCM811/石墨全电池

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/EE/D2EE01756C

（赖鹏斌）