陶新永/刘铁峰Mater. Today综述: 锂金属负极开发的概念和贡献回顾

作为锂硫电池、锂氧电池等下一代高能锂金属电池（LMBs）的关键部件，锂金属负极（LMAs）以其低密度、高比容量和低电位等优点备受关注。然而，LMA也存在明显的缺陷，包括锂枝晶的生长、不稳定的锂/电解液界面及电镀/剥离过程中的“死”锂积累，这些限制了其实际应用。

鉴于此，浙江工业大学陶新永教授、刘铁峰教授等人介绍了过去10年中锂主体构建、人工SEI制备和电解液添加剂探索这三种策略在提高LMA电化学性能方面取得的进展。此外，作者还回顾了机构、期刊和作者在LMA发展方面所做的努力，有利于读者掌握LMA的历史发展并探索改进LMA的潜在策略。

回顾 LMA的历史发展，理想的LMA有望承受高电流密度（约10 mA cm^-2）和长期循环（超过600次）的容量，且可以实现无枝晶的锂金属的均匀沉积行为。同时，必须减少过量使用的锂金属以获得超低的负极容量/正极容量（N/P）比，这有利于保持LMBs所需的高能量密度。此外，还应保证贫电解液（<3 g Ah^-1）条件。最后，在长期循环寿命期间应需要> 99% 的高CE。

图1. 发表的与LMA相关的论文数量、贡献机构及作者

作者总结了设计理想LMA的未来趋势和挑战如下：

（1）需要对使用不同亲锂基团的不同基底上锂沉积的形成机制和动态演化行为进行基础研究，以建立主体表面与锂金属稳定性之间的结构-性能关系。

（2）不同电解液体系中详细的SEI结构和成分仍然难以观察，这将导致难以理解电解液添加剂保护 LMA 的基本机制。

（3）人工SEI与金属锂/溶剂化锂离子之间的相互作用原理尚待精确理解。显然，上述困难挑战了当前的表征技术。冷冻电镜、原位固态核磁共振、低剂量成像、多种表征技术等先进技术的综合应用已成为新趋势。结合先进技术和传统技术可以克服这些挑战，从而构建理想的LMA。

图2. 在期刊上发表LMA相关文章的关键词排名

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