李伟辉，钟兴国，李会巧

（华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉430074）

随着化石燃料的持续消耗和人类能源需求的快速增长，发展高效的能源转换和存储技术已经被视为全球最重要的挑战之一，其中可充电电池被广泛认为是可持续能源系统中重要的组成部分。一方面，我们在日常生活中需要为电动汽车和便携式电子设备提供持续优质的电能[1-2]；另一方面，我们需要可以充当能量存储的设备，以存储可再生能源(例如风能或太阳能)产生的电能，并调节智能电网的质量。自1991 年索尼公司将基于“摇椅”原理的锂离子电池商业化以来，锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命等方面的突出优点，在二次电池中占据了较大的市场份额[3]，被广泛应用于电动工具、笔记本电脑、数码产品、手机、电动汽车和无人机等。近年来，锂离子电池的能量密度提升逐渐放缓，迫切需要发展更轻、更薄、更便宜的商业化可充电锂电池。

近年来，商用锂离子电池正越来越接近其理论极限(约250 W·h/kg 及约680 W·h/L)，其中石墨负极已逼近其理论比容量(约372 mA·h/g)和体积容量(约735 mA·h/cm3)，这极大制约了商用锂离子电池能量密度的进一步提升[4-5]。为了提高新一代电池的能量密度，电池的正、负极材料都需要不断的创新[6]。在高容量负极中，锂金属具有极高的理论比容量(3860 mA·h/g和2061 mA·h/cm3)和最低的氧化还原电位，是高比能电池负极的理想选择[7-10]。无论是采用商用正极还是正在研究的正极替代材料，以锂金属……