钱华明，李喜飞,＊

1西安理工大学，先进电化学能源研究院，材料科学与工程学院，西安 710048

2陕西省储能材料表面技术国际联合研究中心，西安 710048

3西安市新能源材料与器件重点实验室，西安 710048

1 引言

锂离子电池工作电压高(3.6 V)、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。锂离子电池的发展和应用为电子产品和电动汽车的革新注入了活力。然而目前商业化的锂离子电池已不能满足市场对高能量密度电池的需求，因此亟需开发新一代可商业化应用的高比能锂离子电池1,2。金属锂具有较低的电极电位(−3.04 V，相对于标准氢电极)和较高的放电容量(3860 mAh·g−1)，因而以金属锂作为负极的锂离子电池有望获得高电压和高比容量，但其商业化应用仍存在诸多技术瓶颈3-8。

在充放电循环过程中，放电时锂金属表面的锂溶解，充电时析出锂，由于锂与有机电解液发生反应，会在锂金属表面生成SEI膜，这种自然生成的SEI膜的锂离子扩散势垒较高、成分复杂、结构不均匀，且存在表面缺陷，因而会引发锂的不均匀沉积，导致枝晶生长，而且在循环过程中锂金属会发生巨大的体积膨胀，导致表面SEI膜呈现疏松的孔状结构，甚至发生破裂，产生死理，在后续循环中将消耗更多电解液和锂金金属，影响电池充放电效率。更严重的是，锂枝晶的生长会刺穿电池隔膜，引起电池内部短路，循环寿命缩短，安全性能变差，这极大地阻碍了高比能锂电池的商业化应用3,4,9-13。……