背景
硅负极（Si anode）材料来源广泛、储锂容量高，是下一代高能量密度锂离子电池的首选。近年来，以碳包覆为代表的硅负极表面修饰技术取得了较大成功，代表着硅负极向实用化发展迈出了重要一步。而随着针对硅负极表面研究的逐渐深入，越来越多的证据表明硅表面及固态电解质中间层（SEI）中有机组分对锂离子电池性能的决定性作用。因此硅负极的表面有机化学已逐渐成为下阶段的研究焦点。
研究简介
近期，我院刘慰、陈云贵教授团队等与德国纽伦堡大学等团队合作，总结论述了近年来锂离子电池硅负极表面化学的研究进展，指出表面有机基团可作为传统表面修饰层(如碳包覆层)的升级或替代，为调整硅负极材料的结构性能、面向实际电池应用提供了新的思路。
硅负极无机镀层（如碳包覆等）在电极压实及循环过程中可能存在碳层破裂以及其对锂离子传输的迟滞等不利影响；相对地，有机修饰层则存在如下突出优势:
（1）聚合物等有机分子本身具有力学柔性，可更好适应辊压应力及硅体积变化；
（2）有机分子可设计丰富的反应性基团，与粘接剂/导电剂化学桥连增强界面结合；
（3）由Si-O/C-O/C-F键组成的有机分子本身可以与锂离子配位而促进其传导；
（4）有机反应不涉及高温、高真空等极端条件工艺，也无需新引入复杂设备，可融合在电极浆料、涂布及干燥等步骤中进行，与现有电池工艺兼容较好。
图1文章摘要图
近年来有机修饰层在硅负极改性上的研究进展包括：（1）有机修饰层调变硅表面电解液还原反应及SEI组分；（2）有机修饰层强化硅-粘接剂界面粘接性；（3）有机修饰层促进导电剂在硅表面的锚定。
硅负极有机修饰层合成方法学也获得了较大的发展，可以分为气相、液相和固相反应三类，各方法在均匀性、规模化、成本、可控性以及电化学有效性五个方面各具优势，可根据实际体系按需设计。
表面有机基团作为一种调控硅负极电化学行为的有效工具，在锂离子电池方面具有广阔的应用前景，深入了解硅表面基团在电池中的功能与作用机制是下阶段研究重点。作者提出应从颗粒、电极、器件三个层面通盘考虑，解析探讨硅表面有机基团与各种电池组分之间的相互作用，并展望了促进该类技术从实验室走向实际电池工业的途径。
该成果以《Emerging Organic Surface Chemistry for Si Anodes in Lithium-Ion Batteries: Advances, Prospects, and Beyond》为题发表在知名刊物Advanced Energy Materials上，并被编辑选为当期的封底论文（back cover）。
图2 Advanced Energy Materials (Volume12, Issue32)封底
原文链接
https://doi.org/10.1002/aenm.202200924
