想了解鋰金屬負極的最新進展嗎？那就從這十篇綜述開始吧！

鋰金屬由于其超高的比容量（3860 mA h g^-1）和最低的氧化還原電位（-3.040 V）一直以來被人們視為鋰電池電極材料中的圣杯。然而不穩定的SEI和不可控的鋰枝晶的生長，導致鋰金屬負極庫倫效率低、循環性能差，甚至帶來安全隱患，這也嚴重阻礙了鋰金屬負極的實際應用。為了解決以上問題，科學家們提出了多種策略：

（1）通過電解液添加劑形成穩定的SEI（2）人工SEI層包覆處理（3）通過穩定的宿主材料減少鋰金屬體積變化（4）使用固態或者聚合物電解質

本文將對近期發表的十篇鋰金屬負極的綜述進行梳理和總結，希望大家從中能有所收獲。

1、Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A?Review[1]

這篇綜述堪稱教科書級文章，系統的講述了鋰金屬負極的發展現狀。本文先是從生長機理和量化模型對SEI的生長進行一個詳細的描述；接著闡述了鋰枝晶的成核、生長以及影響因素，并從機理上對其進行了理論分析；并對近些年針對鋰枝晶生長問題提出的解決方案進行了詳細的歸納總結；最后也對鋰金屬負極的未來研究方向進行了展望。堅持讀完這篇文獻，相信你會對鋰金屬負極有一個全面的認識。

2、Status and challenges in enabling the lithium?metal electrode for high-energy and low-cost?rechargeable batteries[2]

鋰金屬負極的應用對于提升鋰電池的能量密度具有重要意義。本文作者提出一個新的評價鋰金屬電極性能的標準，即：累積面容量、每圈循環面容量、電流密度、鋰離子遷移率四個參數，并以這個標準總結了鋰金屬負極發展現狀，作者發現沒有任何一項工作能夠同時滿足以上四個指標。并認為造成這一結果的原因是在鋰金屬負極的研究中使用了厚的鋰金屬片，而這并不能很好的體現出鋰金屬負極的實際性能（包括庫倫效率以及循環性能），同時從成本角度考慮，作者提倡使用更薄的鋰金屬片用于研究使用。如果你想在鋰金屬負極方向做出點突破，建議大家先讀讀這篇綜述。

3、Reviving the lithium metal anode for?high-energy batteries[3]

得益于研究工具和納米技術的發展，鋰金屬負極正在迎來復興。本文對鋰金屬負極的挑戰進行了概述，并總結了近年來在研究方法、材料設計以及表征技術上得到的進展，最后提出了幾點有價值的研究方向。這篇文章概述的非常詳細，值得讀者仔細琢磨研究，相信大家看完之后會對鋰金屬負極有一個整體的認識，并且對實驗設計或思路有很大的幫助。

4、Lithium metal anodes for rechargeable batteries[4]

鋰枝晶生長是鋰金屬負極亟待解決的關鍵問題，科學家們致力于尋找合適的方法來抑制枝晶的生長，那么認識鋰枝晶，了解鋰枝晶成核和生長過程就變得尤為重要。本文概述了鋰枝晶生長的機理，并詳細介紹了研究鋰枝晶生長過程的技術手段，也和其他綜述一樣總結了近年來在抑制鋰枝晶工作上所取得的進展。想在鋰金屬負極方向做點基礎性研究工作的，建議多讀幾遍本篇文章，一定會有所收獲！

5、Advanced Micro/Nanostructures for Lithium Metal Anodes[5]

納米科技、納米材料以及納米級表征技術在電極材料的應用取得了長足的進步，那么納米科技對鋰金屬負極的作用到底是怎樣的呢？納米材料以及微納米結構的鋰金屬負極有以下優點：可調的表面結構、豐富的孔結構、內部互連結構、彈性好、離子選擇性吸附等等。本文主要從導電微納米結構框架、不導電的微納米結構框架以及微納米結構的固態電解質界面膜三個方面出發，系統闡述了微納米結構在抑制鋰枝晶、提高電化學性能上的作用機理和進展，討論了現有技術存在的挑戰，并對未來微納米技術在鋰金屬負極上的應用作出了展望。

6、Advancing Lithium Metal Batteries[6]

鋰金屬負極的復興引起了科研工作者的極大關注，近年來對鋰金屬負極的研究也讓大家對鋰金屬有了更深層次的理解，性能上也有了很大的提升。本文以鋰硫、鋰空等高能量密度電池體系為切入點，引出了鋰金屬負極面臨的挑戰，簡要的概述了抑制鋰枝晶生長、穩定鋰金屬負極的三個策略：1、通過調控電解液組分抑制鋰枝晶生長2、通過隔膜與界面工程抑制鋰枝晶生長3、電極結構的合理設計。最后作者對鋰金屬負極的主要問題以及未來的研究方向進行了總結。相信大家讀完這篇綜述會對鋰金屬負極的研究方向有一個全新的認識。

7、Electrochemical Interphases for High-Energy Storage Using Reactive?Metal Anodes[7]

和前幾篇綜述不同，本文另辟蹊徑，從電化學界面角度出發，討論了SEI的形成和失效機理，指出了SEI的組成對其自身穩定性的影響。作者詳細的介紹了人工SEI對金屬負極穩定性的作用，并從設計原則和實驗方法兩個方面對功能性陶瓷、聚合物以及鹽類等人工SEI進行論述。當然，穩定金屬負極的方法還有固態電解質和構造三維電極結構等，作者也作了簡要的分析。最后作者對更先進的沉積方法對構造人工SEI、穩定金屬負極提出了展望。相信大家讀完這篇綜述會對金屬界面性質有一個更深的理解，也希望大家能夠從中獲得啟發，在穩定鋰金屬負極實驗方案上有新的靈感。

8、Electronic and Ionic Channels in Working?Interfaces of Lithium Metal Anodes[8]

界面性質在很大程度上決定了鋰金屬負極的穩定性和電化學性能，那么對界面的基礎研究和理解就變得尤為重要。本文作者系統描述了鋰金屬表面SEI和MCI層各自的電子、離子傳輸特性，分析了當前構建混合傳導界面（MCI）的方法以及未來構造合理的電子、離子網絡的方向。如果想在鋰金屬表面的設計上做點工作的話，那就看看這篇綜述吧。

9、Nanoscale Protection Layers To Mitigate Degradation in High-Energy Electrochemical Energy Storage Systems[9]

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鋰離子電池中電極和電解液高的反應活性是電極老化失效機制的主要原因，在電極電解液之間生成保護層界面也逐漸成為了研究熱點。本文簡要概述了生成SEI、鋰枝晶生長、反應活性高等是引起電極老化失效的原因，然后系統概述了保護層在減緩電極退化、保護鋰金屬負極的作用機理，最后展望了利用連續介質力學和分子動力學計算在鋰電池中的應用前景。

10、Li metal batteries and solid state batteries benefiting from halogen-based?strategies[10]

固體電解質界面膜（SEI）在電極循環過程中具有舉足輕重的作用。理想的SEI層應該是離子導體和電子的絕緣體，SEI層中LiF等鹵素鋰鹽成分更是對穩定鋰金屬負極具有重要作用。本文作者先是分析了LiF的缺陷化學和空間電荷效應，接著詳細地概述了鹵素鋰鹽在電解液添加劑、人工SEI包覆和固態電解質摻雜方向上的實驗方案和作用機理。作者認為電極電解液界面的鹵素鋰鹽異質結在抑制鋰枝晶、穩定SEI膜的作用上將大有可為。

參考文獻

[1] X.B. Cheng, R. Zhang, C.Z. Zhao, Q. Zhang, Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review, Chemical reviews, 117 (2017) 10403-10473.

[2] P. Albertus, S. Babinec, S. Litzelman, A. Newman, Status and challenges in enabling the lithium metal electrode for high-energy and low-cost rechargeable batteries, Nature Energy, 3 (2017) 16-21.

[3] D. Lin, Y. Liu, Y. Cui, Reviving the lithium metal anode for high-energy batteries, Nature nanotechnology, 12 (2017) 194-206.

[4] W. Xu, J. Wang, F. Ding, X. Chen, E. Nasybulin, Y. Zhang, J.-G. Zhang, Lithium metal anodes for rechargeable batteries, Energy Environ. Sci., 7 (2014) 513-537.

[5] R. Zhang, N.W. Li, X.B. Cheng, Y.X. Yin, Q. Zhang, Y.G. Guo, Advanced Micro/Nanostructures for Lithium Metal Anodes, Advanced science, 4 (2017) 1600445.

[6] B. Liu, J.-G. Zhang, W. Xu, Advancing Lithium Metal Batteries, Joule, 2 (2018) 833-845.

[7] S. Wei, S. Choudhury, Z. Tu, K. Zhang, L.A. Archer, Electrochemical Interphases for High-Energy Storage Using Reactive Metal Anodes, Accounts of chemical research, 51 (2018) 80-88.

[8] X.-B. Cheng, C. Yan, X.-Q. Zhang, H. Liu, Q. Zhang, Electronic and Ionic Channels in Working Interfaces of Lithium Metal Anodes, ACS Energy Letters, 3 (2018) 1564-1570.

[9] C.F. Lin, Y. Qi, K. Gregorczyk, S.B. Lee, G.W. Rubloff, Nanoscale Protection Layers To Mitigate Degradation in High-Energy Electrochemical Energy Storage Systems, Accounts of chemical research, 51 (2018) 97-106.

[10] Q. Yang, C. Li, Li metal batteries and solid state batteries benefiting from halogen-based strategies, Energy Storage Materials, 14 (2018) 100-117.

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