微米硅负极凭借容量高、成本低和储量丰富等优势，在下一代锂离子电池中具有巨大的应用潜力。然而，差的循环稳定性和低的库仑效率限制了微米硅负极的实际应用。这主要是源于硅锂化/去锂化过程中的大体积变化以及电解液持续分解所导致的不稳定固体电解质界面相（SEI）。同时，表面天然SiOx层的不可逆电化学转化反应也会造成活性锂的不可逆损失。当前研究报道了通过构建富LiF的SEI或预锂化硅来解决这些问题。然而，并非所有富含氟的电解液或SEI都能有效提升硅负极电化学性能，表明组分不是决定SEI性质的唯一因素。此外，富氟体系的构建和预锂化方法在成本和安全性方面不具优势。因此，开发适用于微米硅负极的无氟电解液体系，不仅有助于加强对SEI特性和电化学性能之间关系的理解，还可以缓解含氟体系在成本和安全方面的顾虑。

近日，复旦大学王飞青年研究员、方方教授、孙大林教授团队与中国科学院物理研究所王雪峰特聘研究员成功地开发了一种适用于微米硅负极的无氟电解液。与传统商用碳酸酯基电解液相比，该电解液可以原位化学预锂化原生SiOx层，并最大限度地减少硅颗粒表面SEI的形成与积累。此外，形成的无氟界面相具有27.6 GPa的高平均模量，并表现出快速的界面Li⁺传输动力学。因此，在该无氟电解液体系中，高载量微米硅负极（80 wt%，>5 mAh/cm²）具有高达2900 mAh/g的高可逆容量，94.7%的高首次库伦效率和400次循环后84.7%的优异容量保持率。这项工作证实了无氟界面相可以稳定高容量微米硅负极，将启发更多新兴电池的界面设计。

该工作中，电解液中具有强还原性的LiBH₄可与硅表面原生氧化层发生预锂化反应。AFM、XPS、ToF-SIMS以及HRTEM等结果证明了表面预锂化后硅颗粒表面层组成、结构的变化。

另一方面，该电解液具有高还原稳定性的特点，最大限度地减少了循环过程中硅颗粒表面SEI的形成与积累。

所形成的无氟界面相具有27.6 GPa的高平均模量，有利于维持硅颗粒的结构稳定性；且该界面相表现出快速的界面Li⁺传输动力学。

得益于这些优势，该电解液体系中微米硅负极具有高达2900 mAh/g的高比容量，94.7%的高首次库伦效率，以及稳定的循环性能（0.2 C下，循环100次后容量保留率为94.3%，循环400次后容量保留率为84.7%），证实了微米硅负极在无氟电解液中应用的可行性。