锂金属因其巨大的理论容量(3860 mAh g^-1)和最低的电极电位（-3.04 V vs.SHE）被认为是最有竞争力的下一代负极材料之一，是当下的研究热点。然而，锂金属负极在充放电过程中的副反应导致锂枝晶的不可控生长，这不仅降低了电池的循环稳定性也极大地影响了使用的安全性。

    针对目前研究者们就如何解决锂金属负极枝晶问题的研究已经取得大量卓有成效的成果而少有系统归纳的现状，结合课题组科研经验，通过该综述详细总结了构建人工固体电解质界面(SEI)、电流集流体改性、隔膜改善和电解质添加剂等解决锂枝晶不可控生长的策略；此外，对锂金属负极今后主流的研究方向进行了展望，为开发高安全性和循环稳定性的锂金属电池的研究开发提供参考。以下是文章里的几部分重点内容：

1.         人造固体电解质界面：为了抑制锂枝晶的生长及其对电池体系的破坏，研究者对包括氧化物、氮化物、硫化物、氧化物和有机SEI进行了大量的尝试。这些人造SEI膜都能够一定程度上减少金属锂与电解液的直接接触，从而降低枝晶生长速度，提升电池的循环性能。目前，单一体系的SEI在导离子能力、机械稳定性、表面兼容性方面很难达到最佳效果，因此，不同人造SEI膜在调节金属锂负极性能的具体机制仍需通过实验进行验证以指导适宜SEI膜的设计；复合型SEI膜设计或新型SEI膜材料开发对于提升锂金属负极性能依然至关重要。

2.         集流体设计：高比表面积和开放的纳米尺度垂直三维结构的集流体可降低局部电流密度，适应体积变化，抑制枝晶生长。因此，诸如碳基、铜基等三维集流体材料被广泛开发并应用到锂金属负极中。尽管这些设计能够一定程度上缓解金属锂充放电过程中出现的枝晶生长，循环效率差等方面的问题，但锂金属与这些三维集流体的质量匹配、电极整体能量密度优化等方面还需进一步的研究提升。

3.         隔膜和电解液：聚烯烃隔膜已在电池中商业化使用，然而，膈膜的机械稳定性、离子电导率和润湿性相对较差。通过纳米材料对隔膜进行表面改性可提高膈膜与锂金属电极的兼容性。电解液中添加过渡金属阳离子可以增强锂金属表面SEI膜的稳定性，抑制Li枝晶的生长，提升电池循环稳定性。

4.         全固态电解质：全固态电解质可有效避免传统液态电池中锂枝晶化等表面副反应的持续发生，且固体电解质中易挥发、易燃成分得到有效控制，可极大提升锂金属电池的稳定性。而固态电解质与锂的兼容性及固态电解质的离子导电性等性能与液态电解质相比仍是其较大的短板。

综合而言，锂金属安全性的提升可以须从人工SEI膜、3D集流体、膈膜改性、电解液添加剂、固体电解质等不同角度进行全面研究，在保障锂金属安全性的同时，应兼顾电池容量、循环稳定性、倍率性能及成本等因素。

论文网址：https://doi.org/10.1002/inf2.12189

供稿：纳米材料研究所