目前锂二次电池负极材料研究的主要方向

人们最早研究的锂二次电池的负极材料是金属锂，这是因为锂具有最负的电极电位(-3.045V)和最高的质量比容量(3860mA·h/g)。但是，以锂为负极时，充电过程中金属锂在电极表面不均匀沉积，导致锂在一些部位沉积过快，产生树枝一样的结晶(枝晶)。当枝晶发展到一定程度时，一方面会发生折断，产生“死锂”，造成不可逆的锂；另一方面更为严重的是，枝晶刺破隔膜，引起电池内部短路和电池爆炸。除此之外，锂有极大的反应活性，可能与电解液反应，也可能消耗活性锂和带来安全问题。正是由于锂枝晶和锂与电解液反应可能造成的许多问题，从而使以锂为负极的二次锂电池未能实现商业化。目前主要在三方向展开研究工作：
①寻找替代金属锂的负极材料；
②采用聚合物或熔盐电解质，避免金属锂和有机溶剂的反应；
③寻找合适的电解液配方，使金属锂在沉积溶解过程中保持光滑均一的表面。
历史上对锂合金的系统研究始于高温熔融盐体系，研究体系包括Li-A1、Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。有机电解液体系中锂的电化学合金化反应的系统研究是从Dey的工作开始的，后来的研究表明室温条件下锂可以和很多金属在电化学过程中发生合金化反应。Huggins对各种二元和三元锂合金作为负极在有机溶剂体系中的行为做了系统的研究，特别是锂锡体系、锂锑体系和锂铅体系的热力学和动力学行为进行了报道。