王骞 ，吴恺 ，王航超 ，刘文 ，周恒辉

1北京大学化学与分子工程学院，北京 100871

2北京化工大学理学院和能源学院，北京 100092

3北京市动力锂离子电池工程研究中心，北京 102202

1 引言

近年来，以新型能源技术为代表的新一轮科技革命正在不断发展壮大。为了满足不同领域的应用要求，各式各样的储能技术随之应运而生，如：液流电池、超级电容器、太阳能电池、锂离子电池等1-3。其中，锂离子电池由于其高的能量密度，优异的循环性能和绿色环保等优势，已得到了非常广泛的应用4-8。小到诸如手机、笔记本电脑、照相机等便携式电子产品，大到电动汽车，电动大巴车甚至大规模的储能电站等，均可以看到其各式各样的缩影。然而，随着人们对能量密度的不断追求，目前商业化的基于石墨为负极含锂过渡金属氧化物为正极的锂离子电池在能量密度上很难突破其瓶颈(260 Wh∙kg−1)9,10。迫于此，亟待开发新型的电池化学体系以使得二次电池的能量密度能得到进一步的提升。

最近，金属锂由于其高的比容量(3680 mAh·g−1)，低的电极电势(−3.04 Vvs标准氢电极)和低的密度(0.59 g∙cm−3)等特点，再次引起了电池研究者们的注意力11,12。使用金属锂为负极，当与传统的钴酸锂、镍酸锂等搭配组装成的锂金属电池能量密度可以超过400 Wh·kg−1，而与新型的诸如S、O2等无锂正极匹配时，其能量密度甚至可以超过600 Wh·kg−113-15。然而，由于充放电过程中不均匀的锂沉积行为，导致金属锂负极存在无限的体积膨胀。随之也会带来剧烈的枝晶生长，阻抗增加，基体粉化等一系列不利于电池循环甚至安全方面的问题16-18。……