复旦夏永姚/董晓丽NSR: 非水系二次电池锂金属负极的实际应用途径

锂金属电池（LMBs）由于其高能量密度而显示出巨大的应用潜力，但遇到了较差的循环寿命和安全问题，揭示其失效机理并了解其与电池性能的关系具有重要意义。

在此，复旦大学夏永姚教授、董晓丽研究员等人概述了有关锂金属负极的最新技术发展，总结了最近对非水系电解液中锂金属负极失效机制的见解。

其中，重点介绍了两种典型的失效模式：一种涉及由于枝晶形成而导致的突然短路，而锂枝晶的生长是由浓度极化和应力释放引起的；另一种失效模式涉及容量衰减的缓慢过程，伴随着源自SEI的内部电阻增加和死锂的积累。

得益于先进的表征方法和原位表征技术，作者逐点解释了成分、结构和失效之间的关键相关性，并对导致可充电LMB失效的四个主要因素（即浓差极化、应力释放、SEI形成、死锂）有了新的认识。此外，作者还讨论了锂负极的化学和电化学稳定性。

图1. 不同电解液中SEI的内部电阻增加和死锂积累示意图

根据制备方法和应用潜力，作者首次将锂负极分为5类：稳定锂金属粉末（SLMP）、稳定锂金属负极（SLMA）、沉积锂金属负极（DLMA）、复合锂金属负极（CLMA）和无负极锂金属负极（AFLMA）。尽管对锂金属负极有了更深入的了解，但对于可用的LMB来说还有很长的路要走。

迄今为止，尚未生产和商业化具有高安全性的商用LMB。尽管本综述讨论了许多优化的锂金属负极，但锂金属负极的最终形式仍不确定。作者提出了提高LMB实际性能的策略，包括材料创新、电解液改性和先进的表征。除了锂金属本身，还应研究电解液的改性并精心设计各种锂金属负极。因此，需要更多的尝试和努力来寻找将锂负极用于实用高能LMB的解决方案。

图2. 本综述提出的五种锂金属负极的性能比较

The pathway toward practical application of lithium-metal anodes for nonaqueous secondary batteries, National Science Review 2022. DOI: 10.1093/nsr/nwac031

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复旦夏永姚/董晓丽NSR: 非水系二次电池锂金属负极的实际应用途径

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