你知道如何抑制金屬鋰枝晶的生長嗎？

　　你知道如何抑制金屬鋰枝晶的生長嗎？一般我們常見的聚合物鋰電池負(fù)極為碳材料或石墨材料，那么你知道鋰金屬作為負(fù)極的電池嗎？與其相搭配的正極材料可以是氧氣、單質(zhì)硫、金屬氧化物等物質(zhì)，鋰金屬電池很有可能成為下一代儲(chǔ)能電池。鋰金屬負(fù)極以其極高的理論容量和最負(fù)的電勢受到研究人員們的極大關(guān)注。

　　但是，在鋰離子反復(fù)沉積和析出過程中，金屬鋰負(fù)極表面容易生長出鋰枝晶，不僅大大降低了電池的利用率，同時(shí)還有可能導(dǎo)致電池短路，造成安全隱患。如何能夠抑制金屬鋰枝晶生長？本文將對現(xiàn)有的方法進(jìn)行總結(jié)。

電解液修飾

　　金屬鋰與大部分的電解液都不能穩(wěn)定存在，在初始的鈍化過程之后，電解液與金屬鋰的反應(yīng)產(chǎn)物可以穩(wěn)定地保護(hù)在負(fù)極表面而阻止進(jìn)一步反應(yīng)的發(fā)生。該方法不需要大幅度地更改電極和電池制造工藝，在經(jīng)濟(jì)上可行性較高。目前發(fā)現(xiàn)的有成膜添加劑、沉積添加劑、非原位固態(tài)電解質(zhì)界面膜添加劑等。

固態(tài)電解質(zhì)

　　固態(tài)電解質(zhì)具有高鋰離子電導(dǎo)率、高鋰離子遷移數(shù)、優(yōu)良電化學(xué)及熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能，因此成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。采用固態(tài)電解質(zhì)可以部分或者完全解決液態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定性差和安全隱患這些難題。同時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)擁有較高的機(jī)械模量，可以較好地起到抑制枝晶生長的作用。將液態(tài)電解液替換成固態(tài)電解質(zhì)有望解決電池大規(guī)模應(yīng)用時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)問題。但是，其較低的離子導(dǎo)率限制其大規(guī)模應(yīng)用。

高鹽濃度電解液

　　高鹽濃度電解液指鹽濃度超過2M的電解液體系，可以視為液態(tài)電解液和固態(tài)電解質(zhì)的中間過渡狀態(tài)，它既擁有液態(tài)電解液的高離子導(dǎo)率，又擁有固態(tài)電解質(zhì)的高安全性和枝晶抑制能力，同時(shí)其在提高電池的庫侖效率和循環(huán)壽命方面表現(xiàn)了重要的優(yōu)勢。但是價(jià)格較為昂貴，隨著鋰電池的大規(guī)模使用，單位成本可能會(huì)逐漸降低。

納米化電解液

　　納米化電解液也表現(xiàn)出了準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的性質(zhì)，表現(xiàn)了優(yōu)異的抑制枝晶生長的效果，具有提高鋰金屬電池循環(huán)壽命的潛力。但是制備過程比較復(fù)雜，材料成本較高。

結(jié)構(gòu)化負(fù)極

　　當(dāng)金屬鋰存在一個(gè)骨架時(shí)，其不僅可以較好地抑制枝晶的生長，而且能夠緩解在充放電過程中的體積膨脹問題。因此，通過金屬鋰中引入骨架，是實(shí)現(xiàn)金屬鋰的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)的新途徑。近日，來自斯坦福大學(xué)的研究人員就通過將銅絲纏繞成彈簧，將橡膠注入到螺紋中，再電沉積鋰金屬的方法，制備出了具有穩(wěn)定機(jī)械性能和電化學(xué)性能的可拉伸鋰金屬負(fù)極[1]。

　　鋰金屬作為高比能電池核心材料得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，但是，要將其大規(guī)模應(yīng)用到實(shí)際之中，還面臨著許多的挑戰(zhàn)。

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