吴鹿鹿 江伟伟 丁国彧 李亚辉 朱 振 景鑫国 严奉乾 徐国军 岳之浩 李晓敏 孙福根 周 浪

(南昌大学光伏研究院，南昌 330031)

近年来，各种便携式电子产品、可穿戴设备和电动汽车等的发展，加速了人们对高能量密度电池材料和器件的研发[1-2]。锂金属负极，因其极高的理论比容量(3 860 mAh·g-1)和最低的工作电势(-3.04 V(vs H+/H2))，被称为锂二次电池的“圣杯”负极[3-5]。然而，目前锂金属负极的应用存在几个明显的缺陷问题：(1)负极锂金属的电沉积过程在热力学上倾向生成枝晶状锂，同时其不均的表面电场分布，加剧了锂离子的非均匀沉积和锂枝晶的无序生长[6-7]；(2)大量锂枝晶的生长，容易刺穿隔膜，造成电池内部短路和安全问题[8-9]；(3)锂枝晶的不均匀溶解，产生大量脱离负极的“死锂”，使金属锂负极粉化[10-12]；(4)锂负极的巨大体积变化，使得SEI膜无法稳定覆盖其表面，导致SEI膜持续形成，电解液被不断消耗殆尽，电池库仑效率和循环寿命降低[13-14]。

与目前成功商业化的插嵌式石墨负极不同，金属锂负极在锂沉积和脱嵌过程中没有骨架支撑。传统采用的锂负极界面保护技术，包括电解液添加剂开发[15]、SEI膜的原位改性[16]和功能界面层的人工构建[17]等，无法从根源上解决锂枝晶粉化、体积应变和电池失效的问题。国内外最新研究进展表明：骨架式锂金属复合负极的设计，即将金属锂预置于支撑骨架材料中，有望抑制锂金属负极的枝晶粉化和体积形变[18]。泡沫铜[19-20]、泡沫镍[21-23]、三维多孔三聚氰胺纤维[24]、聚亚酰胺纤维[25]、石墨烯[26]、碳纳米管[27]和碳纤维[28]，已被用作骨架材料来提高锂负极性能。……