开发高安全性的锂金属负极(LMAs)对高能锂金属电池(LMBs)的应用,特别是Li-S和Li-O2电池系统的应用具有极其重要的意义。然而,不可避免的锂枝晶生长问题给任何储能应用均带来了严重的安全问题。近几十年来,为解决上述安全问题付出了巨大努力。一些新兴的策略被用来抑制锂枝晶的生长,如调节LMA的界面,优化电解质配方,设计纳米LMAs和开发固态电解质(SSEs)等。
有鉴于此,为开发和进一步推动未来用于高能LMBs的高安全性LMAs,河南师范大学白正宇教授,加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士,阿贡国家实验室Khalil Amine综述了为改善枝晶锂生长引起的安全问题的一些新策略,并总结一些最新的研究方法、新的复合材料以及新兴的表征技术。
文章要点
1)作者首先详细描述了锂枝晶的形成和生长机制。
2)其次,作者详细介绍了LMAs在LMBs中的主要发展路线。
3)接着作者总结了最近出现的一些开发高安全性LMAs的策略和前景,这些策略和前景可分为五类:(i)界面化学调节;(ii)优化电解质成分;(iii)为LMA设计合理的“宿主”;(iv)优化“SSEs”;(V)开发高能LMA的其他新兴策略。
4)最后,作者通过表征技术的不断发展以及纳米技术的进步,从原始的液体电解质到最终的溶液“SSEs”,明确了高安全性LMAs的实现途径。
总之,该综述旨在介绍最近出现的一些策略,并为改善锂枝晶生长引起的安全问题提供一些具有前瞻性的观点,为实现高安全性LMBs的实际应用提供指导。
Dai-Huo Liu, et al, Developing high safety Li-metal anodes for future high-energy Li-metal batteries: strategies and perspectives, Chem. Soc. Rev., 2020
DOI: 10.1039/c9cs00636b
https://doi.org/10.1039/c9cs00636b