作為鋰硫電池、鋰氧電池等下一代高能鋰金屬電池（LMBs）的關鍵部件，鋰金屬負極（LMAs）以其低密度、高比容量和低電位等優點備受關注。然而，LMA也存在明顯的缺陷，包括鋰枝晶的生長、不穩定的鋰/電解液界面及電鍍/剝離過程中的“死”鋰積累，這些限制了其實際應用。

鑒于此，浙江工業大學陶新永教授、劉鐵峰教授等人介紹了過去10年中鋰主體構建、人工SEI制備和電解液添加劑探索這三種策略在提高LMA電化學性能方面取得的進展。此外，作者還回顧了機構、期刊和作者在LMA發展方面所做的努力，有利于讀者掌握LMA的歷史發展并探索改進LMA的潛在策略。

回顧 LMA的歷史發展，理想的LMA有望承受高電流密度（約10 mA cm^-2）和長期循環（超過600次）的容量，且可以實現無枝晶的鋰金屬的均勻沉積行為。同時，必須減少過量使用的鋰金屬以獲得超低的負極容量/正極容量（N/P）比，這有利于保持LMBs所需的高能量密度。此外，還應保證貧電解液（<3 g Ah^-1）條件。最后，在長期循環壽命期間應需要> 99% 的高CE。

圖1. 發表的與LMA相關的論文數量、貢獻機構及作者

作者總結了設計理想LMA的未來趨勢和挑戰如下：

（1）需要對使用不同親鋰基團的不同基底上鋰沉積的形成機制和動態演化行為進行基礎研究，以建立主體表面與鋰金屬穩定性之間的結構-性能關系。

（2）不同電解液體系中詳細的SEI結構和成分仍然難以觀察，這將導致難以理解電解液添加劑保護 LMA 的基本機制。

（3）人工SEI與金屬鋰/溶劑化鋰離子之間的相互作用原理尚待精確理解。顯然，上述困難挑戰了當前的表征技術。冷凍電鏡、原位固態核磁共振、低劑量成像、多種表征技術等先進技術的綜合應用已成為新趨勢。結合先進技術和傳統技術可以克服這些挑戰，從而構建理想的LMA。

圖2. 在期刊上發表LMA相關文章的關鍵詞排名

A review of concepts and contributions in lithium metal anode development, Materials Today 2022. DOI: 10.1016/j.mattod.2022.01.015