金属锂在固态电池中的沉积机理、策略及表征

摘要

全固态金属锂电池的能量密度有望达到现有商业化锂离子电池的2—5倍,且有可能从本质上解决现有液态电解质锂离子电池的安全性问题.要想实现全固态金属锂电池这一颠覆性技术,克服金属锂/固态电解质界面存在的副反应严重、界面接触差、锂枝晶生长等一系列挑战至关重要.本文探讨了金属锂在有机、无机固态电解质中的沉积机理及其控制策略,以及金属锂负极的表征手段等,为固态锂电池的实用化研究提供了建议.在固态电池中,电解质与负极之间固-固接触不良、缺陷、晶界、裂纹、孔隙、尖端附近较强的电场以及固态电解质自身的电子电导都可导致金属锂沉积,进而演变成锂枝晶.针对这些诱因,可以通过提高固态电解质的机械强度,增大并改善固态电解质和负极的界面接触,减少固态电解质内部及表面的缺陷、杂质和孔隙,限制固态电解质内部的阴离子运动,诱导锂的均匀沉积,修复不均匀沉积形成的锂枝晶等方法均匀化锂沉积.固态锂电池走向应用仍然存在诸多挑战,需要扎实的基础研究,有目标导向的设计思路和全面、系统、创新的综合解决方案.