可充電鋰金屬電池目前受到安全問題、電解液持續分解和鋰快速消耗的限制，這些問題主要與鋰金屬-電解液界面反應有關。鈍化膜（即SEI）的形成決定了離子擴散以及鋰金屬電極在循環過程中的結構和形態演變。

為了構建一種理想的鈍化膜，需要深入了解膜的成分、結構、形貌和拓撲結構與其在電池單元中的基本功能和運行之間的關系。

圖1. 鋰金屬電極的降解反應

為此，德國烏爾姆亥姆霍茲研究所（HIU）Stefano Passerini、Arnulf Latz及美國勞倫斯伯克利國家實驗室Robert Kostecki等人從腐蝕科學的角度對鋰電極-電解液界面反應進行了深入研究，參考了金屬上腐蝕和鈍化現象的一般概念，并重新審查了相應的成熟電化學理論和模型。

通過討論（可逆的）Li⁺ 在瞬間形成的SEI上的轉移機制，在腐蝕科學和電池電化學之間建立一座橋梁。將其與以材料科學為導向的方法結合起來，以實現精心設計的鈍化層或人工夾層，這些鈍化層或人工夾層可以在原位（即在電池中）或非原位（即在電池組裝前）獲得，它們可以抑制連續的電解質分解和鋰消耗。

最后，作者提供了一份理想的鈍化層的指南，并確定了可能導致在商業電池中部署金屬鋰負極的研究方向。

圖2. 決定金屬-電解液界面和相間的參數

作者認為，未來合適的金屬鋰表面的腐蝕保護層需要注意以下問題：

1）界面相必須是電子和電解液的“真正”絕緣體；

2）中間相必須具有高的Li⁺ 導電性，以允許足夠快的和均勻的Li傳輸和Li⁺ 去溶劑化動力學；

3）應有足夠高的靈活性以承受體積變化，以及高的機械穩定性以避免斷裂導致進一步的鋰腐蝕；

4）鋰金屬電極目前的局限性可以通過自發形成的鋰腐蝕保護層來解決，例如通過調整電解質成分和/或鋰金屬表面；

5）除了安全性之外，CE和過電位是商業電池中應用金屬鋰負極的決定性參數，決定了電池中的鋰和電解液的數量，以便在長期循環時達到一定的容量保持。

圖3. 鋰金屬電池商業應用的相關參數

The passivity of lithium electrodes in liquid electrolytes for secondary batteries, Nature Reviews Materials 2021. DOI: 10.1038/s41578-021-00345-5