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电解质是锂离子电池的重要组成部分，承担着在电池正、负极之间传输离子的作用，其物理及电化学性能对电池性能有着重要影响。然而传统的有机电解液易燃、易挥发，导致与锂离子电池安全性相关的事故频频发生。因此，设计开发高安全性和高性能的新型电解液材料成为锂离子电池材料的研究热点之一。氧化乙烯功能化的有机硅电解液具有无毒、难燃、电化学稳定性好、玻璃化转变温度低等优点，作为电解液或添加剂应用于锂离子电池中表现出优异的电化学性能。因此研究开发新型的有机硅电解液具有重要意义。
为进一步拓展有机硅电解液在高电压及成膜性能方面的研究，本论文在总结前人工作的基础上，通过硅氢化反应合成了五种含有不同氧化乙烯(EO)链长和烷氧基单元的有机硅氧烷化合物，并对它们的化学结构、纯度、基本理化性质进行了详细的表征。在烷氧基相同而EO链长不同的系列化合物中，含两个EO单元的[3-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）-丙基]三乙氧基硅烷(TESM2)和[3-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）-丙基]三甲氧基硅烷(TMSM2)分别表现出较高的电导率，分别为1.14mS/cm和1.51mS/cm;同时，烷氧基的取代对化合物的电化学窗口也有显著影响，TESM2、TMSM2的电化学窗口分别可达5.2V和4.7V(vsLi+/Li)。因此，我们对TESM2、TMSM2进行了详细的高压和成膜性能研究。
将1MLiPF6/TESM2电解液应用于LiCoO2/Li半电池中研究其高压性能。充放电测试表明，该电解液能够在高压3～4.5V下稳定循环。虽然该电解液无法与石墨负极相容，但是在加入0.4MLiODFB作为成膜添加剂后，1MLiPF6/(TESM2+0.4MLiODFB)电解液在高压3～4.4V下，LiCoO2/C全电池可稳定循环。另外，1MLiPF6/TESM2作为电解液在Li1.2Ni0.2Mn0.6O2/Li(LNMO/Li)半电池中2～4.6V电压下首次循环容量为215.4mAh/g，充放电循环15次后，容量仍不低于200mAh/g。在Li1.2Ni0.2Mn0.6O2/Li4Ti5O12(LNMO/LTO)全电池中，高压0.5～3.1V下30次循环后容量保持率为86％。由此可见TESM2可作为高压电解液用于锂离子电池中。
将TESM2作为添加剂加入到1MLiPF6/(EC∶DEC∶DMC)(1∶1∶1，v∶v∶v)商业电解液中，与未添加的相比，石墨负极半电池的循环及倍率性能都得到了较大改善。当TESM2的体积分数为15％时，电池的倍率性能最好，而当TESM2体积分数为20％时，电池在74.4mA/g电流密度下的循环性能最好，其比容量高达370mAh/g且60次循环没有容量损失，电池的容量保持率为100％。电化学阻抗分析(EIS)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)表明TESM2的加入能够有效改善石墨电极表面的SEI膜结构，改善电池的循环及倍率性能。
将PC作为添加剂加入到1MLiPF6/TMSM2电解液中，与未添加的相比，PC的加入能够在石墨表面形成一层有效地SEI膜，从而保证电池的正常运行。其中，当PC的体积分数为10vol.％时，石墨电池的电化学性能最好，首次容量可达346.4mAh/g，首次效率为85.9％，且在100次循环内没有容量损失。与加入10vol.％EC的1MLiPF6/(TMSM2+EC)相比，加入10vol.％PC的1MLiPF6/(TMSM2+PC)电解液在石墨中的电化学性能更好，电池循环比容量更高。进一步研究表明，0.4MLiODFB的加入使得含有不同体积分数PC的1MLiPF6/(TMSM2+PC)电解液在全电池LiCoO2/C中3～4.4V高电压下可以稳定循环，其中PC体积分数为5％的全电池在34mA/g电流密度下78次循环容量保持率为90％（容量从136.3mAh/g降至122.4mAh/g）。这说明PC能够作为成膜添加剂用在1MLiPF6/TMSM2电解液中，且0.4MLiODFB的加入使该电解液能够作为高压电解液用于锂离子电池中。
将TMSM2作为电解液添加剂加入到1MLiPF6/(PC∶EC∶DEC)(3∶2∶5，v∶v∶v)中，SEM和EDS表征表明，在添加量为3vol.％时，TMSM2能够在石墨电极表面形成一层光滑致密的SEI膜，从而阻止电解液的进一步还原分解，抑制PC与锂离子的共嵌，提高石墨电极的首次库仑效率以及循环性能。石墨半电池的首次放电比容量达360.9mAh/g，且循环的稳定性很好，117次循环无容量损失。TMSM2不失为一种优良的成膜添加剂。