虽然锂离子电池(LIBs)已在人们日常生活中广泛商业化使用,但其石墨负极的比容量较低且能量密度已接近极限(372 mAh g-1),难以满足人们对高能量密度的可充电电池的需求。而锂金属具有超高的理论比容量(3860 mAh g-1)、最低的氧化还原电势(-3.04 V vs. SHE)和低的质量密度(0.59 g cm-3)。因此,锂金属被视为下一代能源存储设备极具竞争力的候选材料。锂金属电池(LMBs)有望实现超过商业LIBs数倍的能量密度。然而,锂金属具有较高的电化学活性,可与有机电解液自发反应,在锂负极表面形成一层易碎的固体电解质间界面相层(SEI)。由于锂离子高的扩散势垒,导致锂倾向于长成枝晶形态。锂枝晶的生长引起负极巨大地体积膨胀收缩。锂金属表面上的静态SEI界面层无法适应锂金属沉积剥离过程中的动态体积变化,容易开裂。而SEI裂缝会加剧锂与电解液之间的副反应,极大缩短电池的服务寿命。更严重的是,如果枝晶不断生长,穿透隔膜,造成内短路,导致热失控或火灾爆炸。因此,不均匀的锂沉积和较差的界面稳定性是锂金属电池应用亟待解决的问题。
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