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Air-Stable Protective Layers for Lithium Anode Achieving Safe Lithium Metal Batteries
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-12-18 , DOI: 10.1002/smtd.202201177 Runjing Li 1 , Yining Fan 1 , Chuan Zhao 1 , Anjun Hu 2 , Bo Zhou 1 , Miao He 2 , Jiahao Chen 1 , Zhongfu Yan 1 , Yu Pan 1 , Jianping Long 1
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-12-18 , DOI: 10.1002/smtd.202201177 Runjing Li 1 , Yining Fan 1 , Chuan Zhao 1 , Anjun Hu 2 , Bo Zhou 1 , Miao He 2 , Jiahao Chen 1 , Zhongfu Yan 1 , Yu Pan 1 , Jianping Long 1
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With markedly expansive demand in energy storage devices, rechargeable batteries will concentrate on achieving the high energy density and adequate security, especially under harsh operating conditions. Considering the high capacity (3860 mA h g−1) and low electrochemical potential (−3.04 V vs the standard hydrogen electrode), lithium metal is identified as one of the most promising anode materials, which has sparked a research boom. However, the intrinsically high reactivity triggers a repeating fracture/reconstruction process of the solid electrolyte interphase, side reactions with electrolyte and lithium dendrites, detrimental to the electrochemical performance of lithium metal batteries (LMBs). Even worse, when exposed to air, lithium metal will suffer severe atmospheric corrosion, especially the reaction with moisture, leading to grievous safety hazards. To settle these troubles, constructing air-stable protective layers (ASPLs) is an effective solution. In this review, besides the necessity of ASPLs is highlighted, the modified design criteria, focusing on enhancing chemical/mechanical stability and controlling ion flux, are proposed. Correspondingly, current research progress is comprehensively summarized and discussed. Finally, the perspectives of developing applicable lithium metal anodes (LMAs) are put forward. This review guides the direction for the practical use of LMAs, further pushing the evolution of safe and stable LMBs.
中文翻译：
用于锂阳极的空气稳定保护层实现安全的锂金属电池
随着对储能设备的需求显着扩大，可充电电池将专注于实现高能量密度和足够的安全性，尤其是在恶劣的操作条件下。考虑到高容量（3860 mA hg -1) 和低电化学势（-3.04 V vs 标准氢电极），锂金属被认为是最有前途的负极材料之一，引发了研究热潮。然而，固有的高反应性会引发固体电解质界面的重复断裂/重建过程、与电解质和锂枝晶的副反应，不利于锂金属电池 (LMB) 的电化学性能。更糟糕的是，当锂金属暴露在空气中时，会发生严重的大气腐蚀，尤其是与水分发生反应，导致严重的安全隐患。为了解决这些问题，构建空气稳定保护层 (ASPL) 是一种有效的解决方案。在这次审查中，除了强调 ASPL 的必要性外，修改后的设计标准，提出了侧重于提高化学/机械稳定性和控制离子通量的方法。相应地，对当前的研究进展进行了全面的总结和讨论。最后，提出了开发适用的锂金属负极（LMAs）的展望。该综述为 LMA 的实际应用指明了方向，进一步推动了安全稳定的 LMB 的发展。
更新日期：2022-12-18
中文翻译：
用于锂阳极的空气稳定保护层实现安全的锂金属电池
随着对储能设备的需求显着扩大，可充电电池将专注于实现高能量密度和足够的安全性，尤其是在恶劣的操作条件下。考虑到高容量（3860 mA hg -1) 和低电化学势（-3.04 V vs 标准氢电极），锂金属被认为是最有前途的负极材料之一，引发了研究热潮。然而，固有的高反应性会引发固体电解质界面的重复断裂/重建过程、与电解质和锂枝晶的副反应，不利于锂金属电池 (LMB) 的电化学性能。更糟糕的是，当锂金属暴露在空气中时，会发生严重的大气腐蚀，尤其是与水分发生反应，导致严重的安全隐患。为了解决这些问题，构建空气稳定保护层 (ASPL) 是一种有效的解决方案。在这次审查中，除了强调 ASPL 的必要性外，修改后的设计标准，提出了侧重于提高化学/机械稳定性和控制离子通量的方法。相应地，对当前的研究进展进行了全面的总结和讨论。最后，提出了开发适用的锂金属负极（LMAs）的展望。该综述为 LMA 的实际应用指明了方向，进一步推动了安全稳定的 LMB 的发展。
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