杨世杰，徐向群，程新兵,＊，王鑫萌,，陈金秀,，肖也，袁洪,＊，刘鹤，陈爱兵，朱万诚，黄佳琦，张强

1北京理工大学材料学院，北京 100081

2清华大学化学工程系，绿色反应工程与工艺北京市重点实验室，北京 100084

3北京理工大学前沿交叉科学研究院，北京 100081

4河北科技大学化学与制药工程学院，石家庄 050018

5曲阜师范大学化学与化工学院，山东 曲阜 273165

1 引言

近年来，因世界人口的不断增长和人们对更高生活质量的追求，便携式电子设备和电动汽车等领域对高能量密度电池的需求越来越大1-5。虽然以石墨作为负极的商品锂离子电池的能量密度正接近其理论值，但是离电动汽车动力电池的发展目标(300-500 Wh·kg−1)还很遥远，难以满足目前对高能量密度锂电池的需求6-11。因此，迫切需要探索和开发下一代的先进电极材料12-16。

锂金属被认为是锂电池的“圣杯”电极，它具有高的理论比容量(3860 mAh·g−1)和最负的电极电位(−3.04 Vvs标准氢电极)17-19。但是和其他金属负极一样，锂离子会在电极上以树枝状的形式沉积形成锂枝晶，这可能会导致一系列的问题，如安全性差、利用率低和循环寿命短等，严重影响电池的实际应用20-23。此外，锂金属极低的电势和高的反应活性，导致其极易与电解质发生副反应。锂电池常见的失效原因有：锂金属与电解液间强烈的副反应导致的气体析出和电解液损失；电解液或固态电解质界面膜(SEI)的分解产热，引起电池发生热失控；以及由于锂金属的不均匀沉积而导致电池内短路等24-27。

虽然科研人员使用多种策略较好地优化了金属锂电池的性能，如使用合金负极28、优化电解液29-32、使用人工SEI33、隔膜改性34,35、骨架设计36-38等，但仍难以实现金属锂电池的商业化使用。……