介绍
1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷（1,3-Bis (3-cyanopropyl) tetramethyldisiloxane，简称 TmdSx-CN）可以作为二腈功能化的二硅氧烷类溶剂，具有本征安全性与高电化学稳定性。以四甲基二硅氧烷为柔性主链，两个硅原子上分别键合一个 3 - 氰丙基侧链，形成对称的双端氰基官能化结构。
图一 1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷
结构优势
1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷的二硅氧烷主链的Si-O 键具有极低的内旋转能垒，使其呈现出极低的玻璃化转变温度（Tg = -107℃），且无固定熔点，在极宽的温度范围内保持均相液态；同时硅氧烷类化合物普遍具有低挥发性、高闪点与不可燃的特性，TmdSx-CN 的闪点可达 105℃，远高于 DMC 的 16.7℃与 DEC 的 33℃，0.1 mbar 下沸点为 106℃，蒸汽压远低于常规碳酸酯。两端的氰基官能团则带来了强极性与高氧化稳定性，既能够促进锂盐的解离与电荷载体的形成，也能在高电位下保持分子结构稳定。TmdSx-CN 不存在接近室温的熔点，避免了低温下溶剂结晶导致的电解液失效。
作为锂电池电解液共溶剂的应用
基于1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷的电解液通常采用与 EC 按质量 1:1 混合的二元共溶剂体系，以平衡锂盐解离能力、离子电导率与界面成膜性能。采用高氯酸锂（LiClO4）作为模型锂盐；而双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）同样可在该体系中稳定存在，并且能够抑制铝集流体的点蚀。热稳定性表征显示，纯 TmdSx-CN 在升温至 200℃过程中无明显分解，混合电解液的热分解温度由 EC 组分决定，约为 240℃，整体热稳定性显著优于传统碳酸酯混合体系。低温性能是该体系的突出优势：在锂盐浓度高于 1 mol/kg 时，电解液可完全抑制 EC 的低温结晶，在 - 20℃条件下仍保持均相液态与稳定的离子传输能力。黏度与离子电导率方面，25℃下纯 TmdSx-CN 的黏度为 9.2 mPa・s，1:1 混合体系加入 0.7 mol/kg LiClO4 后黏度为 17 mPa・s，虽高于传统 EC/DMC 体系，但在宽温度范围内黏度变化更为平缓；30℃下 0.8 mol/kg LiClO4 体系的离子电导率可达 1 mS/cm，能够满足锂离子电池的基本工作需求，且低温下的电导率保持率远优于常规碳酸酯电解液。
1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷/EC（1:1）体系在铂电极上的阳极氧化稳定性可达 5.4 V vs. Li/Li+，远高于传统碳酸酯体系的 4.3~4.5 V 阈值，能够适配 4.5 V 级以上的高电压正极材料。阴极稳定性方面，EC 作为共溶剂可优先在石墨表面还原，构建致密稳定的 SEI 膜，有效阻隔腈类溶剂与负极的直接接触。石墨电极在该电解液中的首圈库仑效率为 75%，对应 SEI 膜的形成过程，第二圈与第三圈库仑效率分别提升至 96% 与 98%，后续循环中无持续的不可逆分解电流，证明界面形成后腈类溶剂可稳定存在于负极侧。在磷酸铁锂（LFP）正极体系中，2.8~4.2 V 电位区间内的氧化还原峰高度对称，首圈库仑效率达 93%，后续循环接近 99.6%，无明显的电解液氧化分解迹象，正极界面稳定性优异。
图二 1.25 mol·kg⁻¹ LiClO4溶于1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷中的循环伏安图
长循环寿命是1,3-双(3-氰乙基)四甲基二硅氧烷基电解液的核心性能优势。在石墨负极半电池测试中，加入 2% 碳酸亚乙烯酯（VC）成膜添加剂的电解液，在 0.1 C 倍率下的放电容量接近石墨理论容量，1 C 倍率下初始放电容量为 135 mAh/g，经过 500 次循环后容量保持率仍达 95%；即使不添加 VC，电解液也可实现 193 次循环后保持 80% 初始容量，显著优于传统 EC/DMC 基准体系仅 88 次循环的寿命水平。在 LFP 正极半电池中，该电解液同样表现出优异的循环稳定性：0.1 C 倍率下放电容量可达 150 mAh/g，接近 LFP 的理论容量；倍率性能方面，5 C 倍率下仍可释放 11 mAh/g 的容量，倍率恢复性良好；1 C 倍率长循环测试中，电池经过 1024 次循环后容量才降至初始值的 80%，是传统 EC/DMC+LiPF6 体系（217 次循环）寿命的近 5 倍[1]。
图三 循环稳定性
参考文献
[1]Pohl, Benjamin, Wiemhoefer, Hans-Dieter. Highly Thermal and Electrochemical Stable Dinitrile Disiloxane as Co-Solvent for Use in Lithium-Ion Batteries[J]. Journal of the Electrochemical Society,2015,162(3):A460-A464. DOI:10.1149/2.0631503jes