金属锂负极“复兴”，金属锂应用不再”小众”？

最早锂电池的研究主要以金属锂或合金为负极。然而，由于金属锂表面凹凸不平，电沉积速率差异造成沉积不均匀，导致负极会生成树枝状锂晶体，锂枝晶不仅会降低电池的容量，还可能刺穿隔膜，造成电池短路。随后的几十年，石墨化碳、硅基材料、锡基材料等成为了时下最常见的锂离子电池负极材料。

金属锂负极发展史要追溯到上个世纪，1912年Gilbert N.Lewis首次提出了金属锂负极的概念，Harris在1958年首先发现金属锂在非水溶剂中可稳定存在。20世纪六七十年代，以金属锂作负极应用非水溶剂电解液的一次电池得到大量研究。20世纪80年代末期，Moli公司开发了商业化的MoS2/Li电池，能够循环数百周，能量密度得到了极大的提升，一经开发，就迅速占据了大量的市场份额。但之后由于多起锂电池的起火爆炸事件被迫大规模产品召回，从此金属锂负极的研究告一段落。随后大量的研究成果表明，锂电池之所以发生起火爆炸，是因为在充放电的过程中锂枝晶生长刺穿隔膜，导致内短路，进而引发热失控。20世纪90年代由于金属锂负极致命的安全隐患问题一直无法得到彻底的解决，科学家们渐渐放弃了金属锂负极体系，转而研究其他负极材料，其中以索尼公司在1991年商业化的钴酸锂对石墨的电池体系最为著名。到21世纪，由于锂离子电池常见负极的比容量已经接近其理论值，使得研究者们不得不又回到了对金属锂负极的研究上来。加之锂硫和锂空气电池等新型电池体系的提出为金属锂负极的研究注入了新的活力。2010年后由于聚合物、氧化物和硫化物等固态电解质的发展，其优良的安全性使得金属锂负极的研究走向固态化。

目前提高锂金属负极循环稳定性和安全性的有效策略是使用固态电解质来代替传统液体电解质，固态电解质具有较高的机械强度和化学惰性，能有效抑制锂枝晶的生长，减少界面副反应，同时提高锂金属电池的能量密度。目前对于固态电解质离子电导率的提升已经取得了一定的进展，而改善锂金属负极和固态电解质的界面性能仍然需要继续深入研究和探索。复合固态电解质因为兼顾无机固态电解质和有机固态电解质的优点而备受关注，同时复合固态电解质与锂金属负极的界面问题也在探索和优化中，并向实用化推进。通过调整复合电解质组分、设计多层结构复合电解质，可以调节复合固态电解质的力学性能以提高界面相容性、抑制锂枝晶；而利用共混聚合物、添加聚合物层可以提高对锂金属的浸润性，此外还可以在锂金属负极上直接原位聚合增加“软接触”，减少固态电解质与负极之间的缝隙、克服界面阻抗。设计合理的界面层、提升复合固态电解质离子电导率、利用聚合物电解质本身的自愈性，可以显著改善锂离子不均匀的沉积。

金属锂的克容量高达3860mA·h/g，是现阶段石墨类负极材料的（372mA·h/g）十倍，能量密度更高，另外，金属锂有着最低的电化学势，其对应的正极材料选择面更广泛，可以是常规的磷酸铁锂、镍钴锰酸锂，也可以采用不含锂材料作为正极，可以说金属锂是理想的负极材料。虽然金属锂现阶段只占据很小一部分市场，“相对小众”，但是受益于固态电池技术不断成熟，金属锂需求也将显著增加，在技术迅速发展的条件下，锂金属枝晶的生长原理、保护措施一定会早日解决，实现高能量密度锂金属电池的商业化指日可待。