锂金属具有理论容量密度高(3860 mAh/g)、电化学电势低(-3.040 V vs. SHE)等特点,是理想的高能量密度电池负极。然而锂金属活性高,容易与传统电解质发生不可控的副反应,形成固态电解质界面层(SEI)的化学和机械稳定性较差:一方面,循环过程中SEI的反复破裂会加速死锂的形成和不可逆的活性锂/电解质损失;另一方面,溶剂诱导形成的SEI机械性能较差,不足以抑制锂枝晶的生长,导致枝晶刺穿隔膜造成电池短路。
便携式智能器件与长续航动力汽车的发展对可充电的二次电池的能量密度提出了更高要求。金属锂电池因其高比容量(3860 mA h g-1)和较低的标准电压而受到关注,是理想的高能量密度负极材料。然而,锂金属电池的实际应用仍面临不可控的锂离子动力学问题,如不可控的锂沉积和溶解行为、固态电解质中间相(SEI)界面的反复生成和变形以及体积膨胀等,这会引起严重的锂枝晶问题并缩短锂金属循环寿命。