电动汽车和便携式消费电子产品的蓬勃发展对二次电池体系的能量密度和循环寿命提出了更高的要求。然而，传统基于石墨负极的锂离子电池体系，其能量密度已经到达理论瓶颈。为了满足市场对二次电池能量密度的迫切需求，开发更加先进的电化学体系迫在眉睫。锂金属负极因其超高的理论比容量（3860 mAh g-1）和最低的氧化还原电位（-3.04 V vs 标准氢电极），被认为是下一代高能量密度电池最理想的负极材料。然而，锂金属负极的实际应用仍然面临着巨大挑战，其中最突出的是电极/电解液之间不稳定的固态电解质界面（SEI）及其引起的枝晶生长和库伦效率较低的问题。大量研究表明，通过电解液工程在锂金属负极界面构建稳定和高效的SEI膜，有望抑制锂枝晶生长、提高锂金属负极的电化学性能。

为了发展低粘度、低成本的硅氧烷作为锂金属电池电解液的溶剂，本工作通过DFT理论计算和MD模拟在四甲氧基硅烷（TMOS）、二甲基甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷（TFMDS）和三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷（TFTMS）等三种硅氧烷分子中探究出氧化稳定性最好且溶剂化能力最弱的硅氧烷溶剂（TFTMS）。将锂盐双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）溶解于乙二醇二甲醚（DME）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、TFTMS的混合溶剂中得到精心设计的E-TFTMS电解液。通过分子动力学模拟和拉曼光谱证明E-TFTMS电解液中形成了Li⁺和FSI^-紧密配位的溶剂化结构，有助于形成阴离子衍生的界面层，加快Li⁺的界面传输速率。高氧化稳定性的TFTMS溶剂赋予了E-TFTMS电解液更宽的电化学稳定窗口、较高的离子电导率和迁移数，使得电极/电解液界面反应动力学更快，锂沉积形貌更加均匀。因此，合理设计的E-TFTMS电解液具有高度可逆的锂沉积/溶解可逆性与稳定性，实现了优异的锂金属电池电化学性能。使用该电解液的Li|Cu电池能以99%的库伦效率稳定循环800圈，使用该电解液的Li|Li对称电池能稳定循环1400 h。此外，使用E-TFTMS电解液的Li|LFP全电池在2 C倍率下的初始放电比容量为138.2 mAh g^-1，循环600圈后依然保持76.5%的容量保持率。工业级4 Ah的NCM811|Gr软包电池在1 C的倍率下能稳定循环120圈，展现了一定的实际应用前景。这项工作为高压锂金属电池电解液的溶剂选择和设计提供了新的思路,相关研究发表在ACS Nano 2024, 18, 24, 15802–15814期刊上。