西安瑞禧生物提供各種石墨烯、鈣鈦礦、量子點、納米顆粒、半導(dǎo)體聚合物、超分子、過渡金屬配合物、化學試劑、等系列產(chǎn)品，炔基修飾硅納米顆粒可定制。

鋰離子電池的合金型負極，如硅，具有比傳統(tǒng)負極（即石墨）更高的電容量，而成一種潛在的可大幅提升鋰離子電池能量密度的電極材料。但這些材料自身的不穩(wěn)定性所致的極為有限的電池壽命阻礙其實際應(yīng)用。近年來研究表明，這種不穩(wěn)定性是由于電極和電解液之間形成的電解質(zhì)界面膜（SEI）的不穩(wěn)定性造成的。

以硅為例，硅在放電過程中與鋰離子進行合金化，自身體積會可膨脹約4倍，此時在界面間的主要由無機鹽構(gòu)成的SEI膜容易破裂，并造成電極材料表面的再次暴露。另外，硅材料在充放電循環(huán)中不斷發(fā)生的膨脹-收縮形變會導(dǎo)致硅本身的結(jié)構(gòu)崩壞，造成電極材料的損失。

在硅納米顆粒表面用炔基修飾，然后使用含疊氮基的功能性有機物，利用Cu(I)催化的炔基-疊氮基之間的點擊化學反應(yīng)，將這些有機物通過共價鍵連接到硅顆粒表面。利用這種模塊化的點擊化學方法， 一系列功能化合物被高效地修飾在Si材料表面，并進行了性能的篩選優(yōu)化。在這些有機物中，醚類寡聚物與SEI膜有強親和力，可保證SEI與硅顆粒的緊密連接。而其中的環(huán)狀碳酸亞乙烯酯部分可在放電過程中參與SEI形成，使得這種SEI膜含有大量有機物。這種化學強化后的SEI膜與硅附著良好，自身又具有較高的韌性，因而可保持硅電極的完整性又不易剝落損壞，極大地提高了硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性以及首圈庫侖效率。此外，該法對其他鋰合金型負極（如鍺）同樣有效，顯示出該法的普適性。

圖1. 硅納米顆粒材料表面 SEI形成過程

（a）普通SEI的形成過程。SEI由電解液的分解形成，成分多為無機鋰鹽。在多次充放電循環(huán)過程中SEI因為不穩(wěn)定會大量在界面積累，同時硅顆粒逐漸損耗減少。

（b）化學強化SEI的形成過程。循環(huán)過程中，預(yù)先修飾的有機物組分和電解液分解共同形成了SEI 。這層SEI具有良好的韌度且依靠點擊化學形成的共價鍵緊密貼合在硅表面。在多次充放電循環(huán)過程中SEI厚度穩(wěn)定，硅顆粒損耗較小。

圖2. SEI結(jié)構(gòu)篩選和優(yōu)化

（a）利用點擊化學方法將四種不同有機物通過點擊化學反應(yīng)修飾到硅顆粒表面；

（b）各種修飾后的硅電極的充放電循環(huán)壽命；實驗結(jié)果表明同時使用有機物2和4的效果最佳。

（c）不同2，4有機物含量對修飾后硅電極充放電循環(huán)壽命影響。最佳質(zhì)量比為Si:2有機物:4有機物修飾成分=100:1:1.5。[測試參數(shù)：硅載量～1 mg。 電解液：1 M 六氟磷酸鋰（LiPF₆）的碳酸乙烯酯（EC）／碳酸甲乙酯（EMC）]

圖3. 化學強化SEI（CR-SEI）附著的硅負極電化學性能表征

僅由電解液（1 M LiPF₆ in EC/EMC）形成的SEI。

FEC-SEI：由含有氟代碳酸乙烯酯（FEC）添加劑的電解液形成的SEI。

（a）具有不同SEI的硅材料的充放電電壓曲線；

（b）具有不同SEI硅電極池循環(huán)壽命和庫倫效率；

（c）具有不同SEI的硅電極在不同循環(huán)次數(shù)后測得的電化學阻抗譜圖；

（d）CR-SEI修飾后的硅負極｜鎳鈷錳正極全電池循環(huán)穩(wěn)定性。

實驗結(jié)果表明，相較于普通SEI和FEC-SEI的硅電極， 具有CR-SEI的硅電極自身及其組裝的全電池均表現(xiàn)出了顯著提升的庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性能。

圖4. CR-SEI的化學成分表征

（a）光電子能譜（XPS）圖；

（b）紅外譜圖；

（c，d）SEI的元素組成表征；CR-SEI含有大量有機聚合物，其C和O元素在 SEI中的比例非常高，且循環(huán)過程中Li元素和F元素（來自電解質(zhì)分解）含量僅緩慢增加。然而普通SEI則主要由無機鹽組成，C和O元素含量較低，Li元素和F元素隨著循環(huán)次數(shù)的增加而顯著增大，表明電解質(zhì)不斷分解形成大量SEI。

圖5. 具有CR-SEI的硅電極形貌表征

（a-e）CR-SEI的硅負極的透射電鏡（TEM） 圖及元素分布；

（f-j）含普通SEI的硅電極在循環(huán)0、1、5、50、100圈后（由左至右）的形貌；

（k-o）含有CR-SEI的硅電極在循環(huán)0、1、5、50、100圈后（由左至右）的形貌。普通 SEI 穩(wěn)定性差，僅在循環(huán)5圈后便大量在硅粒子表面堆積，且硅顆粒變小。而CR-SEI厚度幾乎未有增加，硅顆粒雖有脹大，但未觀察到明顯的結(jié)構(gòu)破損。