【论文链接】
https:///10.1002/idm2.12232
【作者单位】
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
【论文摘要】
无阳极锂金属电池（AFLMBs），也被称作零过量锂的锂金属电池（LMBs），因其相比传统锂金属阳极电池显著更高的能量密度、更优的安全特性以及更低的生产成本而备受关注。然而，AFLMBs目前的循环稳定性面临着严峻挑战，这主要是由于锂金属沉积过程中显著的锂损失所导致的。因此，本综述聚焦于阳极侧锂金属的成核与生长的关键方面，旨在深入剖析锂沉积机制，全面总结相应的科学影响因素，并通过整合相关典型案例来分析解决这些问题的具体策略。至关重要的是，本综述努力深入阐释各种改性策略背后的科学本质和复杂机制。
本综述具有内在的能力，能够极大地促进该领域研究的发展和启迪，为研究人员提供了一份宝贵的资源。
【图文摘取】
【主要结论】
基于上述分析，可以得出结论：在AFLMB中，锂金属在阳极界面的成核与生长显著决定了活性锂的损失，从而影响能量密度和循环稳定性等关键性能指标。锂金属的成核主要受集流体（CC）的影响，而随后的生长则与阳极侧的界面性质和稳定性密切相关。
关于集流体（CC），主要的改性方向包括降低成核过电位：
a. 设计集流体结构以降低局部电流密度。
b. 直接构建亲锂界面。
至于构建有利于获得致密锂沉积形貌的阳极界面，主要考虑以下方向：
a. 构建高杨氏模量的固体电解质界面（SEI），以抑制裂纹形成。
b. 设计弹性SEI，以适应锂沉积引起的变形。
c. 开发高导电性的SEI，以实现低比表面积的沉积形貌。
d. 构建稳定的电解质-电极接触界面，以最小化活性锂的损失。
未来发展方向与工业化进程：AFLMBs未来的研究和开发将优先考虑实现更高的能量密度、更好的循环稳定性、更高的安全性、更简化的组装工艺以及更先进的生产技术，同时注重材料选择。因此，集流体和电解质的设计仍然是当前研究的重点。目前的集流体设计策略主要涉及材料选择与优化，以及表面改性和界面工程。尽管这些方法可以显著提升性能，但它们也不可避免地增加了成本并复杂化了可制造性。因此，考虑这些进步的商业可行性至关重要。应致力于降低研发成本，优化材料合成和加工技术，并确保改性后的集流体能够用于大规模工业应用。在固态电解质（SSE）方面，无机复合电解质被广泛用于解决固-固界面不稳定的化学性质和体积变化带来的挑战，因为它们具有优异的离子导电性和坚固的机械性能。然而，高质量无机复合电解质的制造以及将其制成薄膜形式的方法仍然是未来研究的重点。利用人工智能（AI）筛选电池材料将成为AFLMBs发展的关键趋势。通过汇总电解质的性质数据——如离子导电性、电化学稳定窗口和黏度——可以开发出独特的模型来优化电解质。高级技术，包括使用编码器-解码器框架，可以将高维离散的化学空间压缩为低维连续的表示，从而简化最佳候选材料的选择。这些已经在生物和医学小分子筛选中广泛使用的方法可以被适应于AFLMBs的开发。这些技术进步不仅有助于提高能量密度和循环寿命，还能加速商业化进程，使实际应用更早实现。此外，我们还总结了各种测试条件对于优化阳极侧锂金属沉积形貌的重要性。
总之，本综述通过总结与影响锂金属沉积和成核的各种因素相关的科学机制以及典型案例分析，系统地、有条理地展示了优化无阳极电池的当前关键策略和方法。AFLMBs面临着众多机遇和挑战，是先进能源存储技术发展的一个重要契机。本文旨在为开发具有高能量密度、长循环稳定性和高安全性的下一代AFLMBs提供思路和启发。
