金属锂是继石墨碳和正正在热门商酌的硅负极之后，未来最有吸引力的“最终负极”。半个世纪以还金属锂负极的题目从来未被霸占。比来5年来，跟着商酌器材和纳米科技的发达，商酌者们基于这些手艺正在金属锂负极的商酌上赢得了多个强大希望，金属锂负极正在回复！

　　锂离子电池对普通生涯爆发了深远的影响，贸易化的运用碳负极的锂离子电池现已基础迫近其表面容量，难以满意便携电子装备、电动汽车和大周围能量存储等方面越来越高的操纵央求。正在可用作锂电池负极的原料中，金属锂拥有最大的表面能量密度（3860 mAh g−1或2061 mAh cm−3）和最低的电化学势（相看待法式氢电极为3.04 V），是下一代高能锂电池如Li-S和Li-气氛电池的负极原料的最佳挑选。然而，金属锂负极正在实质操纵中易天生枝晶，处理和平性和稳固性的题目是暂时金属锂负极商酌的要点。

　　近期，斯坦福大学原料科学与工程系的崔屹教员正在Nature Nanotechnology揭橥了题为“Reviving the lithium metal anode for high-energy batteries”的综述，初度编造总结了暂时看待金属锂负极的领会，夸大了近期正在原料计划和先辈表征本领上的强大希望，而且为金属锂负极改日的商酌宗旨供应了参考。

　　正在金属锂负极适用化之前，须要抑造其正在和平性和轮回稳固性等方面存正在的离间。正在充放电轮回流程中，锂会不匀称浸积酿成枝晶而形成电池短道；同时低的库伦服从和慢慢增进的锂负极超电势也会导致容量的快速消浸。为理处理这些题目，须要对界面化学、锂浸积的举动以及它们之间的接洽有更深远的领会。

　　固态电解质界面（SEI）是电池商酌的要点。因为Li+/Li拥有高度负的电化学势，任何电解质都能正在锂轮廓被还原，通过钝化SEI可能处理这个题目。然而，金属锂负极对SEI的央求很高，锂上的SEI应拥有高的锂离子电导率融洽的电子滞碍才具，因素、样式和离子电导率要均一。因为轮回流程中界面滚动对比大，还央求SEI拥有优异的柔韧性乃至弹性。

　　烷基碳酸锂和醚类是实用于锂负极的两种首要的电解质，改观碳酸盐电解质中的锂负极，希望庖代古代的碳负极而大幅普及电池容量；发达醚类电解质中的锂负极从深刻来看将会有利于Li-S和Li-气氛电池的发达。更首要的是，这两种电解质编造SEI酿成的机理相仿，正在某一编造中的挖掘可能被操纵到另一个编造中。

　　工业正在大电流下电镀金属如Cu、Ni和Zn时，因为阳离子慢慢被耗尽，突破了电极轮廓的电中性爆发空间电荷层，导致金属的不匀称浸积，枝晶成长气象时有产生。然而正在锂电池中，锂枝晶的酿成机理却有所差别，须要思考界面化学的影响。锂的还原电极电极电势对比高，会正在轮廓自愿酿成SEI层。借使SEI的锂离子电导率不均一，将会导致不匀称成核。别的，轮回流程的体积改观会使SEI浮现裂纹，反过来会加剧锂的不匀称浸积。锂枝晶成长是自加强的流程。

　　一共的电极原料正在充放电轮回的流程中都邑体验体积改观，乃至连贸易化的石墨电极也有10%的体积改观。而看待金属锂来说，因为其没有主体，体积改观则更大。从适用的角度来看，单边商用电极的面积容量须要抵达3 mAh cm−2，看待锂来说将会有14.6 μm的体积改观。这个数值正在未来还会更大，意味着正在轮回流程中锂界面的转移将会抵达几十个微米。

　　图1b总结了金属锂负极最紧要的题目。正在锂电镀的流程中，浩大的体积膨胀使SEI碎裂（次序1），鼓励锂枝晶正在破绽处成长（次序2）。正在锂剥离的流程中，体积改观进一步粉碎SEI层，而从结点处剥离则会打断电接触酿成“死”锂（金属锂从基底上独立，次序3），一向轮回之后，以上流程将会屡次产生最终酿成多孔锂电极，形成容量快速消浸。更具体的接洽如图1c所示。SEI的断裂，化学副反响，枝晶和“死”锂的酿成，最终导致了首要的和平题目和容量降落。

　　a．汽油、最先辈的锂离子电池、锂金属/LOM电池、Li-S和Li-气氛电池的实质比能量（粉色）和能量密度（蓝色）

　　b．锂剥离/电镀流程的示企图。次序1：锂电镀使体积膨胀，SEI膜开裂；次序2：机器电镀使锂枝晶从破绽上成长；次序3：锂剥离导致独立锂的产。

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