除结构、表面和界面之外，其他因素如电解液添加剂和粘结剂等对硅碳复合材料的容量和循环性能也有重要的影响。

2.1 电解液添加剂

硅在嵌锂过程中严重的体积膨胀(~300%)会引起活性材料颗粒粉化，导致其表面很难形成稳定的SEI 膜；而且脱嵌锂过程中，硅的体积变化也易破坏该层膜。SEI 膜被破坏，裸露出新的硅颗粒表面，电解液就会继续在其表面分解，形成新的SEI 膜，导致SEI 膜越来越厚，电极内阻不断增大，加剧了电极容量衰减。电解液组成影响着SEI 膜的形成，进而影响负极材料的电化学性能。为形成均一稳定的SEI 薄层，研究者通过加入电解液添加剂来改善硅负极的电化学性能。目前使用的添加剂有碳酸亚乙烯酯[33]、三羟甲基氨基甲烷[34]、丁二酸酐、氟代碳酸乙烯酯(FEC)[35]等，其中效果最好的添加剂当属FEC。硅纳米颗粒(~50 nm)在FEC 质量分数为10%的电解液中循环80 次后仅有5%的容量损失，Coulomb 效率接近99%，而在无FEC 的电解液中循

环80 次后容量保持率仅有70%，Coulomb 效率也衰减至97%[35]。研究表明，FEC 还原产物主要有—CHF—OCO2 型化合物和LiF，在充放电过程中FEC 被还原生成的化合物组成了初始的SEI 膜包覆在硅表面。该层SEI 膜机械性能好，不易破裂，能够有效的阻隔硅和电解液接触，减缓电解液分解，抑制不均匀SEI 膜的不断产生。同时，另一产物LiF的产生还有利于Li+在SEI 膜内的传导。

2.2 粘结剂

锂离子电池电极制备过程中，通常采用聚合物粘结剂将活性物质和导电剂粘结于集流体上，因而粘结剂的特性对电池性能的影响也至关重要，特别是初始Coulomb 效率和循环性能。聚偏氟乙烯(PVDF)是目前商业化应用最广泛的一种粘结剂，但其与硅负极材料结合为Van der Waals 力，粘合力弱，难以适应硅脱嵌锂时巨大的体积效应，不足以维持电极结构的完整性。近来，研究者在硅基材料粘结剂研究方面取得了显著进展，如含羧基化合物及其衍生物，包括聚丙烯酸(PAA)[36]、羧甲基纤维素(CMC)基聚合物[37]、海藻酸(Alg)基聚合物[38–39]等。相比于PVDF 和丁苯橡胶(SER)，这些聚合物能与硅形成氢键和/或共价键，具有更好的粘附能力。最近，Kovalenko 等[40]发现：以海藻酸为粘结剂的硅负极比以CMC为粘结剂具有更好的电化学性能，在4 200 mA/g 高电流密度下循环100 次后，可逆容量超过1 700 mA·h/g，而CMC 基Si 负极在40 次循环后容量已不足1 000 mA·h/g。其原因为海藻酸的羧基是均匀地分布在聚合物链中，而在CMC 的羧基是分布随机。

此外，多功能聚合物粘结剂也受到了一定的研究关注。例如，Ryou 等[41]利用具有粘结性盐酸多巴胺的儿茶酚基团的螯合作用，将其接枝到PAA 和Alg 骨架上，并以此为粘结剂制备出Si–Alg–C 和Si–PAA–C 电极。相比以PAA 和Alg 为粘结剂的

Si–Alg 和Si–PAA 电极，Si–Alg–C 和Si–PAA–C 电极电极具有更好的循环稳定性。虽然，此类引入官能团改善聚合物粘结性的方法，能够改善硅负极的电化学性能，但此类多功能聚合物粘结剂属于直链聚合物，一旦循环过程中硅发生连续体积变化，粘结剂容易从硅颗粒表面剥落。

为解决这一问题，研究者通过将聚合物链段交联固定，制备出具有三维(3D)网络结构的硅负极粘结剂。Koo 等[42]通过PAA 和CMC 缩合反应制备3D交联聚合物粘结剂c-PAA-CMC。相比CMC、PAA 和PVDF，c-PAA-CMC 用于硅纳米颗粒负极时具有更

好的循环稳定性。最近，含有大量氢键且具有自修复功能聚合物(SHPs)同样也被用作粘结剂来稳定硅负极材料。SHPs 在机械性能和导电性能方面均具有自愈合能力，能够在电池循环过程中使破裂或者毁坏的硅反复地愈合。Si-SHP/炭黑(Si–SHP/CB)电极在高负载量条件下(1.13 mA/cm2)以0.1 mA/cm2电流充放电时，初始单位面积容量接近3.22 mA h/cm2，即使在0.3 mA/cm2 电流下循环120 次，单位面积容量仍可达到2.72 mA h/cm2。相比之下，使用CMC或PVDF 作为粘结剂，在相同硅负极材料及负载量条件下，循环数次后容量便快速衰减