锂-空气电池凭借其超高的理论能量密度（3458 Wh kg-1 and 3445 Wh L-1，以产物为Li2O2计算），是下一代低成本和高性能可充放电池的有力竞争者。然而，锂-空气电池在实用化过程中还存在诸多需要解决的问题。其中锂-空气电池中金属锂负极的稳定性和安全性是制约其性能的关键因素。近日，来自中科院物理所禹习谦研究员、清华大学张强教授与北京理工大学黄佳琦研究员和指导的博士生洪彦帅、赵辰孜、肖也等在Batteries & Supercaps上发表综述文章，总结了多种分析表征技术在锂-空气电池金属锂负极研究中的应用。
锂-空气电池中金属锂负极除了要面临其常规的高反应活性、不均匀沉积与大的体积变化等问题外，还面临着锂-空气电池体系独有的氧气、水分、氧化还原介质等成分的腐蚀问题。集中在负极与电解质的界面处，体现为枝晶的生长与固态电解质界面膜（SEI）的不稳定性。因此，针对锂-空气电池中金属锂负极的精确表征分析，对于准确理解锂-空气电池中的反应机制和指导金属锂负极设计至关重要。
图：针对锂-空气电池金属锂负极研究的多种分析表征技术
该综述从金属锂及其界面形貌与组分两方面系统总结了近年来各种表征技术在锂-空气电池金属锂负极研究中的应用与发展。由于不同表征技术具有各自的优势与使用局限，因此多种表征手段相结合来研究金属锂负极中的基础科学问题十分必要，该综述总结了利用不同表征手段结合研究金属锂负极的研究工作进展。与此同时，鉴于锂金属负极界面的高反应活性，原位表征技术及无损表征技术十分重要，该综述讨论了针对锂-空气电池金属锂负极研究的原位表征分析方法。通过分析总结近年来针对金属锂负极分析表征的研究结果，该综述最后提出了锂-空气电池金属锂负极改性的多种策略。
金属锂负极稳定性和安全性问题的解决是实现锂金属电池商业化应用的前提，深入了解其衰减机制离不开先进表征技术的支持。该综述中系统总结了多种先进表征技术在锂金属负极研究中的应用，对锂-空气电池及锂金属负极的设计具有指导意义。
该工作得到了科技部国家重点研发计划（2016YFA0202500），国家自然科学基金（51822211，21776019，21676160，21825501)，北科委（D181100004518003）和北京市重点研发计划（Z181100004518001）的支持。
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Safe Lithium‐Metal Anodes for Li−O2 Batteries: From Fundamental Chemistry to Advanced Characterization and Effective Protection
Yan-Shuai Hong, Chen-Zi Zhao, Ye Xiao, Rui Xu, Jing-Jing Xu, Jia-Qi Huang, Qiang Zhang, Xiqian Yu, Hong Li
Batteries & Supercaps, 2019, DOI: 10.1002/batt.201900031
导师介绍
张强
https://www.x-mol.com/university/faculty/21097
（本稿件来自Wiley）
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