作為鋰硫電池、鋰氧電池等下一代高能鋰金屬電池（LMBs）的關(guān)鍵部件，鋰金屬負(fù)極（LMAs）以其低密度、高比容量和低電位等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。然而，LMA也存在明顯的缺陷，包括鋰枝晶的生長、不穩(wěn)定的鋰/電解液界面及電鍍/剝離過程中的“死”鋰積累，這些限制了其實(shí)際應(yīng)用。

鑒于此，浙江工業(yè)大學(xué)陶新永教授、劉鐵峰教授等人介紹了過去10年中鋰主體構(gòu)建、人工SEI制備和電解液添加劑探索這三種策略在提高LMA電化學(xué)性能方面取得的進(jìn)展。此外，作者還回顧了機(jī)構(gòu)、期刊和作者在LMA發(fā)展方面所做的努力，有利于讀者掌握LMA的歷史發(fā)展并探索改進(jìn)LMA的潛在策略。

回顧 LMA的歷史發(fā)展，理想的LMA有望承受高電流密度（約10 mA cm^-2）和長期循環(huán)（超過600次）的容量，且可以實(shí)現(xiàn)無枝晶的鋰金屬的均勻沉積行為。同時，必須減少過量使用的鋰金屬以獲得超低的負(fù)極容量/正極容量（N/P）比，這有利于保持LMBs所需的高能量密度。此外，還應(yīng)保證貧電解液（<3 g Ah^-1）條件。最后，在長期循環(huán)壽命期間應(yīng)需要> 99% 的高CE。

圖1. 發(fā)表的與LMA相關(guān)的論文數(shù)量、貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)及作者

作者總結(jié)了設(shè)計(jì)理想LMA的未來趨勢和挑戰(zhàn)如下：

（1）需要對使用不同親鋰基團(tuán)的不同基底上鋰沉積的形成機(jī)制和動態(tài)演化行為進(jìn)行基礎(chǔ)研究，以建立主體表面與鋰金屬穩(wěn)定性之間的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。

（2）不同電解液體系中詳細(xì)的SEI結(jié)構(gòu)和成分仍然難以觀察，這將導(dǎo)致難以理解電解液添加劑保護(hù) LMA 的基本機(jī)制。

（3）人工SEI與金屬鋰/溶劑化鋰離子之間的相互作用原理尚待精確理解。顯然，上述困難挑戰(zhàn)了當(dāng)前的表征技術(shù)。冷凍電鏡、原位固態(tài)核磁共振、低劑量成像、多種表征技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用已成為新趨勢。結(jié)合先進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)可以克服這些挑戰(zhàn)，從而構(gòu)建理想的LMA。

圖2. 在期刊上發(fā)表LMA相關(guān)文章的關(guān)鍵詞排名

A review of concepts and contributions in lithium metal anode development, Materials Today 2022. DOI: 10.1016/j.mattod.2022.01.015