碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

杨承威，范文轩，夏水鑫 （上海理工大学材料与化学学院）

摘要： 金属锂具有超高的理论比容量（3860 mAh·g−1）、 较低的还原电位（-3.04 V， 相对标准氢电极）和较低密度（0.534 g·cm−3）， 被认为是有发展前景的下一代电池负极材料。使用金属锂取代传统的石墨负极可大幅提升电池的能量密度。然而， 锂枝晶生长、 库仑效率低、 巨大体积膨胀等问题严重制约了金属锂负极的实际应用。采用具有大比表面积、 多孔结构、 质量轻的三维碳骨架稳定金属锂被认为是优化金属锂负极并推动其实际应用的最有效策略之一。为了实现碳基骨架与金属锂的有效复合， 引入诱导金属锂均匀形核和生长的亲锂位点是必不可少的， 亲锂位点也是推动碳骨架基三维金属锂负极大电流和大容量条件下应用的必要条件。从碳骨架结构以及亲锂位点种类、 作用方面， 总结了碳骨架三维金属锂负极的改性策略及研究进展， 讨论了碳骨架基三维金属锂负极在实际应用中的挑战， 并对未来发展及应用进行了展望。

关键词： 三维金属锂负极； 碳骨架； 亲锂位点； 无锂枝晶