现在锂离子电池的分量比能量曾经能够抵达Wh/kg以上，连续擢升的空间曾经特别有限，连续擢升电池的能量密度须要采纳崭新的体制。金属锂的理论比容量可达mAh/g，而且具备特别低的电势（-3.04Vvs准则氢电极），是一种特别巴望的负极材料。然则金属锂负极在充放电的流程中，由于枝晶成长等成分会致使金属锂负极体积膨胀和粉化，严峻的环境下过渡成长的锂枝晶会刺穿隔阂引起正负极短路。
为懂得决金属锂负极在轮回流程中Li枝晶成长的题目，美国莱斯大学的GuangmeiHou（第一做家）和GanguliBabu（通信做家）等人经由在金属锂讲明产生一层LixSi合金、有机硅围拢物和LiCl多相复合层，借助复合层优秀的离子电导率有用的抵制了锂枝晶的成长，并淘汰了界面副反映。
1，3-二氧五环（DOL）是一种罕见的锂离子电池溶剂，其自己就可以够在金属锂表面产生一层越发波动的SEI膜，同时SiCl4在此中也具备特别好的熔解性，同时DOL的沸点仅为74-75℃，在与金属锂负极反映后能够赶快挥发，是以实习中做家采纳的DOL做为溶剂，制备了0.02M的SiCl4的DOL溶液对金属锂负极实行管教，在金属锂的表面产生一层多相复合的金属锂爱护层。
为了增进金属锂负极与上述溶液的反映，做家首先采纳毛刷对金属锂的表面实行抛光，以去除金属锂表面的氧化层，而后将金属锂立即浸入到上述的溶液当中。抛光后的金属锂会与SiCl4产生下式中的反映。
下图为经由不同光阴钝化管教后的金属锂负极表面的描摹，能够看到在经由30s的管教后，金属锂的表面就产生了一层匀称的爱护层，经由EDS元素剖析能够看到金属锂表面匀称的散布着Si、Cl、C和O元素，从下图g的切面图能够看到金属锂表面产生一层厚度在nm左右的表面爱护层。
经由下图h所示的红外剖析数据中的CH2、C-O-C和C-O键的特性峰讲明DOL在金属锂的效用下产生开环反映，Si-OH和Si-O键的特性峰讲明金属锂表面生成了Si-O类的有机化合物。
下图为金属锂表面的XPS剖析事实，在Li1s图谱中56.1eV、55.37eV和54.24eV四周的特性峰离别代表了LiCl、Li2CO3和LiOH，经由离子溅射的方式去除去金属锂表面的爱护层后，则只可够看到LiCl和LixSi的特性峰。Si2p图谱中能够看到三个特性峰离别为Si（.1eV）、SiO2（.4eV）和Si-O键（.1eV）。C1s图谱中.4eV和.7eV四周的两个特性峰离别对应的为C-O键和-CH2-键，讲明金属锂表面的惰性层中浮现了有机围拢物，在Cl2p图谱中.1eV和.8eV四周的特性峰对应的为LiCl。是以，经由上述的剖析能够看到金属锂表面在经由管教后产生的惰性层的重要成份为LixSi、有机Si围拢物和LiCl。
下图为通俗的金属锂箔和经由表面爱护管教的锂箔的表面描摹，从下图a、b能够看到通俗Li箔在经由初次锂聚积后，金属锂表面就浮现了洪量的絮状Li枝晶，在初次脱锂流程中通俗金属锂负极也浮现了不匀称反映的景象，金属锂的表面浮现了很多小坑，之于是通俗金属锂箔表面浮现了这些弊病，主假如由于通俗的SEI膜存在不匀称和较脆的题目，进而使得SEI膜破裂的地点成为Li枝晶成长的“热门”地区，产生非匀称的Li聚积，进而致使金属锂负极在经由10次聚积后就在表面浮现了洪量的孔隙（下图i）。
而表面爱护的金属锂负极（下图e-h）在初次充电和放电后，金属锂负极表面平坦润滑，没有浮现显然的枝晶景象，在经由10次轮回后，其表面仍旧维持了润滑平宁整（下图j），这主假如由于金属Li负极表面产生的惰性爱护层具备很好的离子电导率，进而使得Li聚积的流程中越发匀称，抵制了Li枝晶的产生。
为了考证金属锂负极表面爱护层的效用，做家采纳Li/Li对称式电池实行了轮回测试，下图a为1mA/cm2的电流密度下，1mAh/cm2的容量密度下，Li/Li对称式电池的轮回数据，能够看获得在经由2h的轮回测试后表面爱护的金属锂负极的过电势仅为20mV左右，讲明该电极具备特别好的波动性。而通俗的金属锂电极在经由10h的轮回后过电势就增长到了20mV以上，在h后就增长到了50mV，讲明通俗金属锂负极轮回流程中的波动性较差。
为了考证金属锂表面惰性层在全电池中的成果，做家离别采纳LFP和LTO做为正极制备了全电池，并实行了轮回测试，从下图能够看到表面惰性层爱护Li/LFP电池早期容量为.4mAh/g，在经由次轮回后仍旧能够抵达88.9mAh/g，而通俗金属Li/LFP电池在经由次轮回后，正极材料的容量表现就下降到了17.5mAh/g，在LTO/Li电池中增长表面惰性爱护层的Li/LTO电池在经由次轮回后仍旧能够维持91%的容量，而通俗金属Li/LTO电池在经由次轮回后就发端跳水，在经由次轮回后电池仅声响75%的容量。
对照轮回后（Li/Li电池1mA/cm2和1mA/cm2轮回30次）金属锂负极能够发掘，通俗的金属锂表面浮现了洪量蓬松聚积的金属Li，而表面采纳惰性层爱护的金属Li负极的表面则特别润滑平宁整。
GuangmeiHou经由采纳SiCl4的DOL溶液对金属Li表面实行管教，使得金属Li表面生成了一层LixSi、有机Si围拢物和LiCl多相搀和层，该惰性爱护层具备特别好的离子电导率，进而有用的抵制个别Li枝晶的成长，擢升金属Li聚积的匀称性。
本文重要参考如下文件，文章仅用于对干系科学做品的先容和议论，以及讲堂教养和科学探索，不得做为贸易用处。若有任何版权题目，请随时与咱们关联。
Stablelithiummetalanodeenabledbyanartificialmulti-phase