以金屬鋰為負極的二次電池具有高的能量密度（3 860 mAh/g）,被譽為電池設(shè)計制造業(yè)的"圣杯"。但是由于金屬鋰與電解液反應(yīng)形成的固態(tài)電解質(zhì)（SEI）組成和結(jié)構(gòu)不均勻、穩(wěn)定性較差,使得在電池循環(huán)過程中,金屬鋰的沉積和析出伴隨著枝晶與"死鋰"的生成以及體積膨脹,容易造成電池短路、循環(huán)穩(wěn)定性差、能量效率低等問題。此外,在具有高能量密度的鋰氧電池中,鋰負極還面臨著與正極交互作用（如與正極活性物質(zhì)氧氣、放電中間體分解電解液產(chǎn)生的水分等反應(yīng)）帶來的腐蝕問題。本文對金屬鋰枝晶及腐蝕問題進行評述,涉及合金化鋰負極、三維結(jié)構(gòu)鋰負極、表面處理、電解液成分、隔膜改性以及固態(tài)電解質(zhì)等提高金屬鋰穩(wěn)定性的方法。其具體包括鋰與硅、錫、鋁等金屬形成的合金化電極;采用多孔金屬（如鎳、銅等）、多孔碳材料（如碳納米管、石墨烯、碳纖維等）構(gòu)筑三維結(jié)構(gòu)電極及其親鋰性的改善方法;通過化學(xué)預(yù)處理、電化學(xué)預(yù)處理、拋光和制備保護膜等表面處理方式提高金屬鋰的穩(wěn)定性;通過調(diào)整電解液溶劑、溶質(zhì)、添加劑的成分或濃度等方法調(diào)控固態(tài)電解質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu),以增強其穩(wěn)定性;采用高聚物和/或無機納米材料的復(fù)合材料對傳統(tǒng)電池隔膜進行改性以防止正負極交互... 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(19)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

鋰枝晶示意圖

此外,理論計算和實驗結(jié)果表明,在碳材料上摻雜氮、氧原子得到的吡啶氮、吡咯氮或酮基等均具有親鋰性,可調(diào)控鋰在碳材料上的成核位置和尺寸[27-30]。為得到分布均勻的成核位點,研究人員以金屬有機框架化合物(MOF)為前驅(qū)體,經(jīng)熱處理后親鋰性成核位點在三維結(jié)構(gòu)電極內(nèi)均勻分布,且具有豐富的孔道,能有效防止鋰枝晶生長[24,31-32]。圖3 (a)GZCNT-Li界面鋰沉積示意圖;(b) GZCNT-Li側(cè)面形貌圖; (c)原始GZCNT-Li厚度;(d)析出1 mAh·cm-2 Li后的厚度;(e)沉積1 mAh·cm-2 Li后的厚度;(f)在1 mAh·cm-2循環(huán)500次的厚度;(g)1#、(h)2#、(i)3#、(j)4#位置的形貌[26]

圖2 (a)不同Li沉積量時Li/CNT的厚度變化; (b)Li/CNT和普通Li的體積膨脹示意圖; (c)Li/CNT對稱電池的充放電曲線;(d)不同充放電電流和不同循環(huán)次數(shù)時Li/CNT的面積容量(CA)和質(zhì)量容量(CG)[20]3 表面處理

【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬鋰枝晶生長機制及抑制方法[J]. 程新兵,張強.  化學(xué)進展. 2018(01)



本文編號：3044545