艾 新 平



可充金属锂负极，路在何方？

艾 新 平

（武汉大学化学与分子科学学院，湖北 武汉 430072）

金属锂具有高达3860 mA·h/g的理论比容量及-3.04 V的超负电极电势（相对于标准氢电极），是构建高比能电池的理想负极。随着先进便携式电子产品、电动汽车等领域对电池能量密度要求的日益提高，开发基于金属锂负极的高比能二次电池已成为近年来化学电源领域的研究热点，金属锂负极因此而重新受到特别关注。然而，作为一种二次电池的负极，金属锂在反复充放电过程中易出现粉化、枝晶生长等问题，导致其循环性极差；更为致命的是，锂枝晶生长造成的电池短路还可能引发严重的安全事故。

事实上，金属锂负极的可充性是一个由来已久的问题。锂二次电池先于锂一次电池而问世，正因为受制于金属锂的可充性，使得其一直仅作为一次电池的负极使用，同时也成就了以可嵌锂碳为负极的锂离子电池的飞速发展。制约锂负极可充性的本质因素有哪些？目前所提出的一些改善策略到底有无可行性？文献中呈现的相关数据和结果是否反映了锂负极的真实可充性？本文中我们试图予以剖析，其目的是正本清源，让科学研究回归本质，恪守“明天地之根源，究万物之始终”的宗旨，促进可充金属锂负极的研究和发展。

1 制约金属锂负极可充性的因素

从化学和电化学角度来看，影响金属锂负极可充性的本质因素包括以下两个方面。

（1）电化学溶解-沉积的不均匀性 金属锂负 极的电极反应基于溶解-沉积机制，其中电池充电过程中，电解液中的锂离子在金属锂表面得到电子发生沉积，放电过程中金属锂被氧化成锂离子溶出到电解液中。……