王志达，冯元宬，卢松涛,＊，王锐，秦伟，吴晓宏,＊

1哈尔滨工业大学化工与化学学院，工信部新能源转化与存储关键材料技术重点实验室，哈尔滨 150001

2哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001

1 引言

锂金属具有最高的理论比容量(3860 mAh·g−1)和最低的电化学电位(−3.04 Vvs. standard hydrogen electrode)，被认为是高能锂金属电池负极的最终形式1-3。然而锂金属会与电解液自发反应形成不稳定的固态电解质界面(SEI)并生长出锂枝晶造成安全隐患4-6，而且活性锂会与电解液不断反应形成疏松多孔的苔藓状锂导致锂负极体积膨胀，降低了锂金属电池循环寿命和库伦效率1,7,8。严重制约了锂金属电池的商业化应用。因此金属锂负极的寿命问题仍是研究者需要改善的关键因素所在。

为了改善金属锂表面自发形成的SEI不稳定，体积膨胀等问题科研人员进行了大量的研究。主要包括通过引导锂金属定向沉积控制锂金属位置和形貌来实现对锂金属负极的保护9-11；构筑三维多孔锂金属负极来缓解循环过程中电极膨胀、并降低有效电流密度12-14；在电解液中加入特殊的添加剂来调节SEI的组分以得到具有高强度高离子导电性能的SEI膜5,15-17；引入具有较高杨氏模量的人工SEI来抑制金属锂枝晶生长等18-21。以上方法均能在一定程度上缓解锂金属负极存在的问题，但是对性能的改善仍十分有限。如以机械方式构建稳定SEI时金属锂与SEI之间界面的性质没有发生改变。当界面能量低且SEI机械强度不高时，高强度的锂枝晶仍然会穿破SEI22。……