分子设计策略调控添加剂功能：酰基硅烷稳定高镍低钴锂电正极材料的研究

本研究通过分子设计策略，精准调控酰基硅烷添加剂的Si-X单键结构（X=Me, Me2N, F），成功开发出兼具界面稳定和HF清除双功能的新型电解质添加剂(Me2N)tBu2SiCOAd，使Li||NCM90电池在4.4V高压下循环200次容量保持率提升42%，为高镍低钴正极（high-nickel cobalt-lean cathodes）的高压稳定性提供创新解决方案。

　　

揭示酰基硅烷添加剂的氧化还原行为：DFT与LSV分析

我们前期研究发现(Me)tBu₂SiCOAd可通过形成稳固的SEI/CEI层提升电化学性能，但其机制尚未明确[25]。本研究通过密度泛函理论（DFT）计算结合线性扫描伏安法（LSV），系统探究了(Me)tBu₂SiCOAd及其类似物(Me₂N)tBu₂SiCOAd和(F)tBu₂SiCOAd的结构-功能关系（合成细节见附录）。理论模拟显示，(Me₂N)tBu₂SiCOAd的HF清除能垒显著低于其他变体，其Si-N键与HF的Lewis酸碱相互作用能有效中和电解液中的有害酸性物质。同时，LSV结果表明该添加剂在正极工作电位区间优先氧化，参与构建保护性CEI层。

结论

本研究表明，理性设计的添加剂(Me₂N)tBu₂SiCOAd具有HF清除和电极界面稳定的双重功能，而其甲基(Me)和氟(F)类似物仅显示有限保护作用。DFT计算和XPS分析证实，其与HF反应形成的稳定Si-F键是实现高效清除的关键。电化学分析表明，该添加剂能在Li||NCM90电池中形成薄而均匀的CEI层，有效抑制过渡金属溶解和相变，从而实现卓越的循环稳定性。