Reviving Lithium‐Metal Anodes for Next‐Generation High‐Energy Batteries

阳极 材料科学 电解质 锂(药物) 金属锂 纳米技术 极化(电化学) 锂离子电池的纳米结构 能量密度 电极 工程物理 化学 医学 工程类 物理化学 内分泌学
作者
Yanpeng Guo,Huiqiao Li,Tianyou Zhai
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:29 (29) 被引量:1034
标识
DOI:10.1002/adma.201700007
摘要

Lithium‐metal batteries (LMBs), as one of the most promising next‐generation high‐energy‐density storage devices, are able to meet the rigid demands of new industries. However, the direct utilization of metallic lithium can induce harsh safety issues, inferior rate and cycle performance, or anode pulverization inside the cells. These drawbacks severely hinder the commercialization of LMBs. Here, an up‐to‐date review of the behavior of lithium ions upon deposition/dissolution, and the failure mechanisms of lithium‐metal anodes is presented. It has been shown that the primary causes consist of the growth of lithium dendrites due to large polarization and a strong electric field at the vicinity of the anode, the hyperactivity of metallic lithium, and hostless infinite volume changes upon cycling. The recent advances in liquid organic electrolyte (LOE) systems through modulating the local current density, anion depletion, lithium flux, the anode–electrolyte interface, or the mechanical strength of the interlayers are highlighted. Concrete strategies including tailoring the anode structures, optimizing the electrolytes, building artificial anode–electrolyte interfaces, and functionalizing the protective interlayers are summarized in detail. Furthermore, the challenges remaining in LOE systems are outlined, and the future perspectives of introducing solid‐state electrolytes to radically address safety issues are presented.
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