李 曈，谷思辰，林乔伟，韩俊伟，周光敏，2，李宝华，康飞宇，吕 伟

（1.清华大学深圳国际研究生院,2.清华-伯克利深圳学院,深圳518055）

随着新能源产业、电动汽车以及3C类电子产品的快速发展，现有储能材料与器件已经不能满足上述产业对更高能量密度的要求. 锂离子电池作为当前使用最广泛的储能器件［1］，其能量密度从最初的80 W·h/kg逐步提升至接近300 W·h/kg. 然而，受限于现有商用电极材料的理论容量，其能量密度难以通过优化电池工艺获得进一步提升. 以石墨负极为例，其理论比容量仅为372 mA·h/g，因此，开发更高比容量的负极材料成为储能领域的重要研究方向.

近年来，基于锂金属负极的储能系统（锂-三元电池、锂-硫电池、锂-空气电池等）成为研究热点，其能量密度远高于目前商业锂离子电池. 锂金属负极具有超高的理论比容量（3860 mA·h/g）和超低的氧化还原电位（-3.040 Vvs.标准氢电极）［2］，可以大幅提升整个电池系统的能量密度. 特别是对于锂-硫电池和锂-空气电池等采用无锂正极的体系，为了保证高能量密度，锂金属更是无可替代的负极选择［3～5］. 然而，锂金属负极的实用化一直面临诸多技术难题. 首先，锂金属负极在循环过程中的不均匀沉积易形成枝晶，而大尺寸的枝晶会刺穿隔膜而引发电池短路，导致起火、爆炸等严重安全问题；同时，锂枝晶的反复生长会导致固体电解质界面膜（SEI）破裂，加剧高活性的锂对电解液的消耗，导致电池库仑效率迅速降低；再者，锂在溶解过程中，枝晶状……