锂离子电池硅基负极电解液添加剂研究进展：挑战与展望

陈珊珊，郑 翔，王 若，原铭蔓，彭 威，鲁博明，张光照，王朝阳，王 军，邓永红

（1南方科技大学材料科学与工程系/创新创业学院，广东 深圳 518055；2中创新航科技集团股份有限公司，江苏 常州 213200；3华南理工大学材料科学研究所，广东 广州 510640）

锂金属负极由于具有3860 mAh/g的理论比容量和-3.04 V 的超负电极电势被称为锂离子电池中的“圣杯”[1-2]。但锂的高反应活性和充放电时不均匀的沉积、脱出过程，导致其循环过程中会粉化和锂枝晶生长，造成电池性能快速衰减以及带来一系列安全隐患问题，因此锂金属负极一直没有被商业化[3-4]。直到1991年，SONY公司成功地将石墨负极与钴酸锂材料结合，构建了第一款商业化的锂离子电池，从而开启了石墨负极在锂离子电池中商业化应用的大门[5]。

石墨负极由平面层状的碳原子构成，层与层之间通过弱的范德华力相互吸引，层内由碳原子以sp2杂化形式构成平面六元环。这种结构使得石墨具有高度的结构稳定性和良好的导电性能，同时层状结构使得石墨十分利于锂离子的脱嵌，而这也是石墨负极得以成功商业化的原因之一[6]。虽有高电导率和稳定性的优势，但其理论比容量为372 mAh/g，不足以满足我们对高比容量动力电池的需求，电池的商业化需要在保证经济、安全性的同时提高电池的比能量[7-8]。而硅在地壳中来源丰富，分布广泛，且具有比石墨略高的电位平台(0.4 V，vs.Li/Li+)，不存在析锂的隐患，安全性好，最高理论比容量可达4200 mAh/g，被认为是最有前景的负极材料之一[9-10]。但硅负极材料在脱嵌锂过程中会发生近300%的体积膨胀，导致颗粒粉碎、电隔离和SEI不稳定生长等问题，极大地限制了硅基负极的商业化应用[10]。硅基负极材料主要分为硅碳复合材料(Si/C)和硅氧负极材料(SiOx/C)两大类。目前主流方向是采用石墨作为基体，掺入5%～10%(质量分数)的纳米硅或SiOx组成复合负极材料[11-12]。

为了应对硅基负极体积膨胀以及其带来的界面破坏等问题，学术界和产业界主要围绕对硅基负极材料本身进行结构设计以及通过电解液对电极-电解质界面进行界面调控这两个方向进行研究[13-15]。而电极上形成复杂的电极-电解质界面成为了制约锂离子电池技术光明前景的最常见障碍之一。1979年，Peled等[16]首先提出并证明锂离子电池在循环过程中会逐渐形成一个不可逆的电极-电解质界面，称为固体电解质中间相(SEI)膜。在典型的锂离子电池中，如果电势超过电解质的热力学稳定性极限，电解质会发生氧化或还原分解从而在电极处形成SEI。如图1所示，Goodenough等[17]从能带的角度阐明了锂离子电池中SEI的形成原理，电解液组分氧化或还原分解的优先级与其最低未占据分子轨道(LUMO)能级和最高占据分子轨道(HOMO)能级相关，其电化学稳定窗口(Eg)也由LUMO 和HOMO 所决定，LUMO 能级越低，越容易被还原，HOMO 能级越高，越容易被氧化。在理想的可操作电池中，电解质必须具有足够宽的Eg值，覆盖负极和正极的氧化还原电位，否则电解质将会发生严重的分解反应[18]。

图1 电极和电解液无反应时电解液 (固体电极体系的液体电解液) 窗口Eg和电极电化学电位μA及μC的相对能量[17]Fig.1 Relative energies of the electrolyte (liquid electrolyte with solid electrodes) window Eg and electrode electrochemical potentials μA and μC with no electrode/electrolyte reaction[17]

针对硅基电极材料/电解液界面稳定性较差的问题，通过在电解液中引入电解液添加剂来促进SEI膜的形成从而防止电解液分解是一种简单且经济有效的方法[19]。此外，添加剂还可用于改善电池的防过充性、阻燃性等，从而提高电池的安全性能[20-21]。最常用的硅基负极电解液添加剂是氟代碳酸乙烯酯(FEC)和碳酸亚乙烯酯(VC)，它们的LUMO能级均低于常用的商用碳酸酯溶剂，能够在界面处优先于电解液发生还原分解，并在硅负极上形成稳定、坚固的SEI膜，拓宽了电解液的电化学窗口从而保护了电解液，提高了电池的循环稳定性[22-23]。但是FEC高温热稳定性较差，容易被Lewis 酸(如PF5)脱氟，形成的活性酸(HF、HPO2F2、H3OPF6、H2PO3F 和H3PO4)会对硅基负极上的SEI造成严重损害，导致电池寿命缩短，且FEC 在高温下会形成大量气体[24]。此外，VC 在循环过程中会形成较厚的SEI膜，提高了电池的阻抗，这些隐患都对电池安全造成巨大的威胁[25]。因此，我们亟需开发新型的电解液添加剂来应对SEI成膜、电池产气、阻抗、安全性等方面的问题。

因此，本综述主要介绍了近五年锂离子电池硅基负极电解液添加剂的最新进展，通过电解液添加剂官能团的构效关系以及理论计算等去评估硅基负极电解液添加剂的适用性，并为未来新型电解液添加剂的开发提供参考和启示。

1 电解液添加剂在硅基负极体系中的作用机理

硅负极材料在循环过程中会发生约300%的体积膨胀，在锂化的过程中会在SEI 中引入拉应力，当SEI 无法适应硅负极的巨大体积膨胀时，SEI 会发生破损、脱落，当裸露的电极与电解液接触时会继续生成SEI，连续的SEI 生成和脱落会造成电解液的消耗和容量的损失[26-27]。另外，LiPF6基或含FEC 等物质的电解液会分解产生如HF、H2O 等对SEI 具有破坏作用的有害物质[28]。因此，现有的研究热点归根到底聚焦在如何形成更加稳定、具有机械力学性能、富有柔韧性的SEI膜来应对硅的体积膨胀以及电解液体系中有害物质的去除这两个方面。基于这两个方面，本文总结硅基电解液添加剂的工作机制主要有SEI形成和修饰、Lewis碱中和、溶剂化调控。

1.1 SEI形成和修饰

成膜添加剂在电解质溶剂如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)中或在锂盐分解之前在硅基负极表面还原分解形成均匀的SEI，均匀的SEI 可以抑制电解质在硅基负极表面的副反应，从而缓解电解液的消耗和容量损失等问题[29]。为了使得SEI 能够应对硅基负极巨大的体积膨胀，可以通过化学聚合或者电化学聚合在硅基负极表面形成具有机械韧性和强度的聚合物，或者与硅负极表面硅醇基团反应建立有机硅或硅氧烷网络[30]。另外在SEI 膜中引入LiF 可以将SEI 中的有机物质黏合起来，从而更好地构建坚固稳定且均匀的SEI 膜[31]；在SEI 膜中引入含N以及含B无机物可以提高离子电导率，降低电池的界面阻抗[32]。通过这些方式，加入SEI 形成和修饰的电解液添加剂，从而希望SEI 膜更加均匀、致密、富有机械韧性和强度，从而能更好地适应循环过程中硅的巨大体积膨胀，或者降低界面阻抗实现电池倍率性能提升等。

1.2 Lewis碱中和

在对传统有机电解液的热稳定性分析中，LiPF6的分解会产生与有机溶剂具有很高反应活性的强Lewis 酸PF5和HF，如方程式(1)～(6)所示，从而引起电解液、溶剂和电极腐蚀的副反应。此外，LiPF6对痕量水和高温非常敏感，会导致电池容量损失和安全问题[33]。

加入适量的Lewis碱可以与其中的PF5和HF形成酸碱络合物，是提高LiPF6热稳定性的有效途径。Xu 等[34]发现二甲基乙酰胺(DMAc)含氮添加剂可以提高LiPF6基电解液的热稳定性。DMAc 是一种Lewis碱，可以与LiPF6形成酸碱络合物，从而降低Lewis 酸的反应活性。Liu 等[35]发现Lewis 碱的酰胺类电解液添加剂N-乙酰己内酰胺(NACA)，可与PF5/HF/H2O有较强的络合作用，具有稳定LiPF6的能力，减轻对硅电极材料的腐蚀。

1.3 溶剂化调控

锂离子在电解液中并非是以一个裸露的单离子迁移，锂离子在电解液中的迁移过程分为两个阶段：溶剂化阶段和脱溶剂化阶段。溶剂化阶段中，锂离子与溶剂或者阴离子等形成溶剂化结构，锂离子被包裹在周围的溶剂分子或者阴离子中，锂离子带着这个“溶剂化鞘”一起迁移到电极界面处；脱溶剂化阶段中，锂离子与电极表面发生相互作用并嵌入电极中，然后脱溶剂化，锂离子再以单离子的形式嵌入电极中[36]。

基于此，我们可以在电解液体系中加入具有强配位能力的电解液添加剂，从而参与到Li+的第一溶剂化壳层中，并随着Li+的迁移在硅基负极表面发生还原分解，从而获得期望的富含无机锂盐的SEI，调控硅基负极界面成分以实现我们想要的性能。图2是各溶剂分子和NO3-对Li+的电子给体数(DN)值[37]，LiNO3中的NO3-具有较高的给电子能力，对于Li+，NO3-的电子给体数(DN)值为22，大于大多数碳酸盐，这意味着NO3-加入到碳酸盐电解质中可以参与Li+溶剂化结构，并挤出Li+溶剂化壳层中的碳酸盐分子[38]。Qi 等[38]在SiOx/石墨负极、碳酸酯体系中引入LiNO3添加剂，扫描电子显微镜(SEM)、原位X 射线衍射仪(原位XRD)和X 射线光电子能谱(XPS)的分析结果表明，LiNO3参与锂离子的第一溶剂化壳层，在放电过程中分解成具有高离子电导率的LiNxOy和Li3N，并沉积在负极表面，提升了SiOx/石墨负极的倍率性能。

图2 各溶剂分子和NO3-对Li+的电子给体数 (DN) 值[37]Fig.2 Comparison of donor number (DN) values of different solvents and NO3- to Li+[37]

此外，在电解液体系中加入缺电子的添加剂可以吸引阴离子，从而使得电解质中存在更多的自由Li+，改善Li+输运性能[39-40]。除此之外，如图3所示通过增加锂盐的浓度也可以改变锂离子的溶剂化结构[41]，当盐浓度提高到阈值以上(通常是3～5 mol/L)，溶剂分子和阴离子会和Li+形成一种新的溶剂化结构，与常规的稀电解液相比，这种浓盐电解质(HCE)的溶剂化结构以接触离子对(CIP)、聚集体(AGG)为主，溶剂分离离子对(SSIP)很少，这种溶剂化结构将会生成阴离子分解的无机物为主的SEI膜，这样的SEI 膜会更加均一稳定、离子电导率较高[42]。但这种高浓的电解液黏度较高、电导率低，通过往其中加入添加剂(惰性稀释剂)，保证HCE 溶剂化结构的同时，降低了黏度，也就是我们所说的局部高浓电解液(LHCE)[43]。

图3 (a) 稀、浓电解质中具有代表性的Li+阳离子溶剂化结构 (SSIP、CIP和AGGs)；(b) 稀电解质和 (c) 浓电解质中电极/电解质界面处电解质还原机理示意图[41]Fig.3 (a) Representative Li+ cation solvate species(SSIP, CIP and AGGs) in dilute and concentrated electrolytes.Schematic illustration of the electrolyte reduction mechanism at the electrode/electrolyte interface in (b) dilute and(c) concentrated electrolytes[41]

2 含氟添加剂

一般来说，SEI 形成发生在锂化过程的早期阶段，紧接着是Li-Si 合金化。如图4 所示，LiF 对SEI上的有机物质具有很强的附着力，这使得具有LiF 和有机成分的SEI 稳定而坚固。另外，锂化硅表面LiF与锂形成化学键，LiF聚集体稳定吸附于锂化硅表面，这些吸附的LiF 聚集体与有机SEI 膜组分相互黏合，从而构建坚固的SEI[33-44]。因此，使用含氟的电解液添加剂(表1)，使其优先于电解液在负极处形成富含LiF 的SEI 将有利于构建坚固稳定的界面膜，众所周知的FEC就是这个原理。

表1 硅基负极体系中含氟类电解液添加剂电化学性能比较Table 1 Comparisons of electrochemical performance using fluorine electrolyte additives in silicon-based anode systems

图4 通过形成LiF构建固体电解质中间相 (SEI) 策略[33]Fig.4 Solid electrolyte interphase (SEI) building strategies to passivate the surface of Si-based anodes by forming LiF[33]

Zeng等[45]提出，在锂盐为3.5 mol/L双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)，含FEC 的碳酸酯体系中加入少量二-2,2,2-三氟碳酸乙酯(TFEC)添加剂，除了发现该电解质是不可燃的之外，还发现其在硅基负极上引入富含LiF的SEI膜，提升了电池的循环稳定性。Ghaur 等[46]提出，氟化磷腈化合物作为电解液添加剂可以先于电解液在负极发生开环聚合，从而在SiOx/C复合材料表面形成线性聚磷腈结构或低聚环结构，并在SEI 中引入LiF，形成具有力学性能的SEI，提高SiOx基锂电池的性能和电解质稳定性，研究还发现氟化磷腈化合物还降低了电池阻抗。Huang 等[47]使用二氟碳酸乙烯酯(DFEC)作为电解液添加剂来保持微尺寸SiOx均匀碳层(SiOx@C)的结构完整性。与EC 和FEC 相比，DFEC 具有更低的LUMO和更高的还原电位，更易于还原，促进硅基负极材料表面原位形成更稳定的富锂SEI[47]。富LiF 的SEI 具有更强的机械刚度和更高的离子电导率，从而使微尺寸SiOx@C负极具有优异的循环稳定性和较高的平均库仑效率。

3 含硼类添加剂

硼是一种缺电子元素，含硼类电解液添加剂(表2)在电解液体系中可以吸引阴离子，从而使得电解液中存在更多的自由Li+，改善Li+输运性能[14]。

表2 硅基负极体系中含硼类电解液添加剂电化学性能比较Table 2 Comparisons of electrochemical performance using boron-based electrolyte additives in silicon-based anode systems

Karkar 等[40]合成的聚合硼酸酯(PBE-DG)添加剂用于高容量硅/石墨负极体系中，PBE-DG 表现出优异的电化学稳定性，提高了电池性能。Lu等[39]研究了硼酸三苯酯(TPB)添加剂对硅碳负极电解液体系性能的影响，结果表明1%的TPB可显著提高硅碳负极的可逆容量、库仑效率和倍率性能。如图5和图6所示，Wang等[57]在六氟磷酸锂基电解质中添加2%的二氟二草酸磷酸锂(LiDFBOP)添加剂，可以改善Si@Graphite@C 半电池的电化学性能，研究进一步发现LiDFBOP的加入更容易产生Li(EC)2(PF6)1(DFBOP)1的溶剂化结构，这种溶剂化结构具有更强的还原性，容易参与SEI 的形成，增加了SEI 的无机LiF 成分。这些工作为开发含硼类电解液添加剂用于高容量硅/石墨负极体系提供了启发。

图5 Si@Graphite@C负极下LiDFBOP在SEI层中还原性分解的可能机理[57]Fig.5 Possible mechanisms for the reductive decomposition of LiDFBOP in SEI formation at Si@Graphite@C anode[57]

图6 LiDFBOP衍生SEI膜适应Si@Graphite@C负极体积膨胀的机理[57]Fig.6 Mechanism representation of LiDBOP-derived SEI films tolerating volume expansion of the Si@Graphite@C anode[57]

4 其 他

除了含氟、含硼类电解液添加剂，其他类型例如含硅烷、酰胺、异氰酸酯等官能团的添加剂也用于硅基负极体系中，提高了该体系的化学和电化学性能。

如图7所示，硅烷电解液添加剂优先与硅基负极表面的天然硅醇基团反应，建立有机硅或在负极表面形成Si—O—Si键的交叉聚合网络，提高了SEI膜的机械强度和柔韧性，以适应硅在循环过程中巨大的体积膨胀和收缩时的应力集中，减轻了电解质在长期循环过程中的连续界面反应[30,33]。此外，硅烷在与金属阳离子形成络合物方面具有与冠醚和夹心化合物相似的性质，能够和Li+配位，参与Li+的溶剂化结构[49]。因此，硅烷添加剂的这些优点可能有助于减少硅基电池体系的电解质分解，并有助于形成更稳定的SEI膜(表3)。

表3 硅基负极体系中其他类型电解液添加剂电化学性能比较Table 3 Comparisons of electrochemical performance using other types of electrolyte additives in siliconbased anode systems

图7 通过形成硅氧烷网络结构构建固体电解质中间相 (SEI) 策略[33]Fig.7 Solid electrolyte interphase (SEI) building strategies to passivate the surface of Si-based anodes by forming siloxane network structures[33]

Wang等[49]用二甲氧基二甲基硅烷(DMDOS)作为添加剂，发现含1% DMDOS的软包电池在100次循环中容量保持率为85.5%，而不含DMDOS 的软包电池的容量保持率仅为77.7%。进一步研究发现DMDOS 可以先于酯类溶剂还原，在电极表面形成由Si—O—Si 交叉聚合网络组成的致密SEI层，从而可以化学吸附锂离子并加快锂离子传输速率，从而降低界面阻抗，如图8 所示。因此，使用DMDOS 的电池具有优异的循环性能和高容量保持率[49]。

图8 DMDOS添加剂减少电解质分解，提高Si@C (高负载) 电极电化学性能的机理[49]Fig.8 Mechanisms of DMDOS additives reduce electrolyte decomposition and improve electrochemical performance for high-loading Si@C electrode[49]

Aupperle 等[50]研究了(2-氰乙基)三乙氧基硅烷(TEOSCN)添加剂，如图9所示，TEOSCN添加剂在硅表面形成硅氧烷网络，该体系形成了更薄、阻抗更低、富含LiF且热稳定性高的SEI。Wang等[51]发现5%的VTMS[乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷]在EC∶DEC(3∶7, 质量比)中会形成包含有机硅化合物的SEI，可以减少电解质的进一步还原，表现出较好的可逆容量和循环稳定性。

图9 四乙氧基硅烷添加剂在表面形成硅氧烷网络和SEI稳定化 [(a) 和 (b) 分别表示了硅表面的硅醇官能团与烷氧硅烷之间的反应和缩聚反应][50]Fig.9 The formation of a siloxane network at the surface of tetraethoxysilane additive and SEI stabilization[(a) and (b) shows a simple representation of the reaction between the silanol functionality of Si surface with alkoxy silanes and polycondensation reaction, respectively][50]

在分子结构中具有高DN 值的酰胺基团赋予了该结构与Li+配位的能力并使其更容易出现在第一溶剂化壳层中，因此更有可能与Li+一起被“拖”到负极附近的双电层中，随后被分解形成富含LixN 的SEI 膜[59,60](表3)。对于LixN，已经被研究证明其具有优异的离子导电性从而有助于Li+在SEI中快速扩散，降低电池的界面阻抗[38]。

Liu 等[35]从界面稳定化的角度出发，探索了一种内酰胺类电解液添加剂NACA 可以优先牺牲在SiOx/C电极表面，通过开环聚合形成一层含酰胺段的具有高度柔性的SEI 膜，如图10 所示，能很好地适应SiOx/C电极的大体积变化，在重复循环后能保证SEI的稳定性，有效地避免了活性锂的过度损失。此外，NACA 与PF5/HF/H2O 有较强的络合作用，具有稳定LiPF6的能力，减轻对硅电极材料的腐蚀。Cai 等[52]设计了一种新型多功能离子液体添加剂1-(3-氨基-3-氧丙基)-3-乙烯基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰胺([PIVM][TFSA])。其中的酰氨基碱性基团，能够与体系中的HF和痕量水结合，成为HF和H2O的清除剂，从而也提高了电池的性能。这些工作为硅基负极体系酰胺类电解液添加剂探索提供了新思路[52]。

图10 (a) NACA可能的开环聚合机理；(b) NACA在SiOx/C电极表面可能的单电子还原反应途径的计算能垒[35]Fig.10 (a) Possible ring-opening polymerization mechanism of NACA; (b) Calculated energy barrier for the possible one-electron reduction reaction pathway of NACA on the SiOx/C electrode surface[35]

异氰酸酯类化合物是一类重要的有机合成中间体，其官能团为—N＝C＝O。异氰酸酯类添加剂(表3)具有清除酸性物质和水的能力，也可以电聚合以促进聚酰胺类SEI 膜的形成，从而提高电极/电解质界面的稳定性，使锂离子电池的性能提高[53-55]。研究证实，异氰酸酯类化合物可以作为电解液添加剂来改善锂离子电池石墨基负极的电化学性能。

Wang 等人[53]证明了异氰酸苄酯(BIC)、4-溴苯基异氰酸酯(BR-BIC)和对甲苯磺酰异氰酸酯(PTSI)可以在石墨负极表面形成稳定的富含有机聚合物的SEI 膜，从而有效地抑制了碳酸丙烯酯溶剂的共插层行为和电解液的还原分解，但异氰酸酯化合物在硅基负极中的应用相对较少。近年来，Liu 等[55]研究了单异氰酸酯(—NCO)官能团环戊基异氰酸酯(CPI)作为双功能电解液添加剂，如图11所示，CPI可以和水发生聚合，并且异氰酸酯也能和HF 反应，添加剂的加入改善了硅基负极的电化学性能。

图11 CPI可能的水和酸清除机理[55]Fig.11 Possible water and acid scavenging mechanism by CPI[55]

Li 等[56]以甲基丙烯酸异氰酸乙酯(IEM)和FEC为功能电解液添加剂，在硅/石墨负极表面生成了稳定、坚固的SEI膜，能够适应硅在循环过程中的巨大体积膨胀，如图12 所示。异氰酸酯类电解液添加剂对提高硅基负极的循环稳定性是有效的，为后续的硅基负极电解液的设计提供了思路。

图12 电解液添加剂IEM原位构建Si/G负极界面膜的机理[56]Fig.12 Mechanism of in situ construction of Si/G anode interfacial film by IEM as an electrolyte additive[56]

此外，Liu 等[58]探索了一种含砜基、双键和苯环的烯丙基苯基砜(APS)，加入0.5%(质量分数)的APS能显著提高硅基负极的循环稳定性，有助于形成致密而坚固的SEI膜，它具有较高的机械强度和良好的锂离子扩散动力学性能，有效地抑制了电极-电解液界面的寄生副反应，同时，APS 与电解液中微量水/酸的强相互作用进一步提高界面稳定性。Ghaur等[46]采用双添加剂的方法，在FEC和六氟环三磷腈(HFPN)之间产生协同效应，提高氧化硅基锂电池的电化学性能，形成更有效的SEI 膜，增加电解质稳定性，提高了电池寿命。因此，电解液并不是孤立选择单一官能团的添加剂，而是可以根据添加剂分子内不同官能团或不同添加剂之间的协同效应，实现“1+1>2”的效果。

5 结 论

硅基负极电极液添加剂的探索和设计归根到底主要是解决硅基负极巨大的体积膨胀以及由于体积膨胀带来的界面问题。本文综述了硅基负极电解液添加剂的研究进展。通过对添加剂的分类和作用机制的介绍，我们可以发现，添加剂的设计和使用对电池性能和稳定性的影响非常重要。通过官能团的构效关系，可以在硅基负极处形成稳定坚固、具有机械韧性的SEI 膜，或者通过去除电解液中HF、H2O等对SEI有害的物质从而提高电池的性能。此外，本文还强调了溶剂化作用在电解液中的重要性，并列举了通过使用电解液添加剂调控溶剂化结构从而在SEI膜中引入目标成分，从而提升SEI 的稳定性、柔韧性、力学性能等的成果。

在未来的研究中，我们应该注重以下几个方面：

（1）添加剂与硅负极之间的相互作用机制。当前，对添加剂与硅负极之间的相互作用机制对电化学性能的提升以及对SEI膜的影响缺乏全面、系统的认识，这阻碍科研人员合成和开发优质的电解液添加剂。因此，我们需要更深入地了解添加剂与硅负极之间的相互作用机制，从而设计出更加有效的添加剂。

（2）添加剂协同效应。由于单一添加剂常常不能同时实现多种功能，因此开发混合添加剂或多官能团添加剂可能会产生协同效应，提高电解液的性能。因此，未来的研究需要探索多种添加剂的组合方式，以寻求更好的效果。

（3）理论计算和实验相结合。到目前为止，添加剂的选择在很大程度上依赖于反复的实验过程，需要大量的重复实验，这是非常耗时的。近年来，理论计算已成为设计和分析新添加剂的一种相对简单的方法，可以帮助我们理解电解液添加剂的分子结构、化学反应和离子传输机制等方面的特性。其中，密度泛函理论(DFT)计算是一种基于量子力学的计算方法，可以用来预测分子的结构、能量和反应，通过DFT计算，我们可以预测电解液添加剂的电子结构、分子轨道和化学键等方面的性质。分子动力学模拟(MD)是一种基于经典力学的计算方法，可以用来模拟分子的运动和相互作用。通过分子动力学模拟，我们可以预测电解液添加剂在溶液中的行为、离子传输机制和电化学反应等方面的特性。

（4）绿色、可持续的添加剂开发。在添加剂的设计和应用方面，需要考虑环境友好和可持续性的问题。因此，未来的研究需要探索使用绿色、可持续的添加剂，以实现环境友好的电池材料。

综上所述，硅基负极电解液添加剂的研究是电池研究和应用中的重要方向之一。未来应该注重添加剂的结构设计和性能优化，以及添加剂的使用条件和浓度控制等方面的研究，为电池研究和应用提供更好的支持。我们相信，在不断探索和研究的过程中，硅基负极电解液添加剂会不断提升电池的性能和稳定性，为电池应用领域带来更加广阔的发展前景。