前言：在经济持续发展的背景下，社会各界对能源所具有需求量较过去有所增多，加之电子设备被广泛用于工作及日常生活，电池性能成为业内人士关注的焦点。现阶段，常规锂离子电池已无法做到完全满足人们所提出需求，国内外学者纷纷将目光转向能量和质量比优异的金属锂，以期可使二次电池负极性能得到优化，由此可见，对金属锂进行研究并加以应用成为大势所趋。

1金属锂负极材料的不足

通过研究可知，锂的优点主要是在能量和质量比方面，具有较其他金属物质更为突出的表现，将其用于二次锂电池的现实意义有目共睹。由于这项研究开展的时间较短，现阶段，仍有尚未解决的问题存在，具体表现在以下方面：

1.1循环效率较低

循环效率较低是使用锂电池时较为常见的问题，导致问题出现的原因主要可被归纳为以下两点：一是，随着使用时间的增加，金属锂被大量消耗，消耗后的金属锂有较大概率转变成锂枝晶，进而导致锂电池容量减少，其使用寿命也会受到一定程度的影响。二是，对二次锂电池加以使用时，覆盖在金属锂表面的膜受充放电影响，通常处于不断被破坏并进行修复的状态，金属锂消耗量有所增加，电池寿命自然随之缩短^[1]。

1.2有锂枝晶产生

事实证明，对负极材料为金属锂的锂电池加以使用，还会出现以下问题：在日常放电和充电的过程中，二次锂电池极易有锂枝晶出现，随着锂枝晶的生长，电池内部出现短路问题的概率有所增加，若不及时加以解决，将引发不必要的安全隐患。此外，在生长过程中，锂枝晶还会反复破坏膜，进而导致电解质和金属锂之间发生反应，由此而造成的问题，主要是锂电池整体性能下降以及使用寿命缩短。

2如何优化金属锂负极的性能

2.1优化锂电极

优化锂电极的关键是避免锂电池在使用状态下出现锂枝晶生长的情况，通过控制锂电极所表现出形态的方式，达到抑制锂枝晶快速生长的目的，使电池所具有循环效率得到显著提升。而导致锂枝晶出现的原因，主要是电流密度未能得到均匀分布，究其根本则在于电极表面没有达到完全平整的要求。由此可见，优化锂电极的工作，通常需要从两个方面展开，一个是改善锂电极形态，另一个是研发全新的锂电极。

在改善锂电极形态方面，实证有效的方法如下：其一，利用特殊膜覆盖金属锂表面，确保二次锂电池所具有性能得到全面提升。其二，在切割金属锂的环节，酌情加入二氧化碳，保证二氧化碳能够完全覆盖金属锂表面并形成覆膜，事实证明，这样做通常可使锂电极所具有循环性能得到优化^[2]。

研发全新锂电极的关键点是对其表面积进行增加，这是因为导致锂电池难以表现出良好循环性能的原因，主要是锂枝晶的快速生长，而对锂电极表面积进行增加，可使锂枝晶出现和生长的速度得到抑制，其效果自然不言而喻。目前，得到广泛应用的全新锂电极主要包括泡沫锂电极、粉末锂电极，其中，作为沉积锂电极的泡沫锂电极，强调以泡沫金属为基体，通过沉积的方式达到沉积金属锂的目的，其较大的负极比表面积，在抑制锂枝晶生长方面具有重要意义。粉末锂电极在抑制锂枝晶方面的表现，通常取决于锂粉颗粒的直径，这点同样需要有所了解。

2.2优化电解质

导致二次锂电池对应金属锂负极形成膜的原因，主要是受电解质作用影响，另外，锂电池结构和成分同样与电解质间存在着密切联系，优化电解质的目的是通过改变膜的方式，使金属锂负极具有更为理想的性能。目前，关于优化电解质的研究，其内容往往围绕有机溶剂、添加剂和锂盐展开，下文将对此做详细说明：

2.2.1有机溶剂

有机溶剂给膜形成所产生影响十分深远。传统电解质溶液所添加有机溶剂的类型以醚类、碳类为主，现阶段，使用频率较高且效果相对理想的有机溶剂为DOL，在电解质溶液中加入适量、DOL和稳定剂，可将其循环效率提升至99％甚至100％，未来对有机溶剂类型进行增加并对其性能进行优化仍然是研究重点，有关人员应对此引起重视。

2.2.2添加剂

金属锂的活性极高，在和电解液发生反应后，电极表面将形成膜，这层膜的成分以有机盐、无机盐为主。由于膜所扮演的角色为离子导体，在形成初期，膜通常会和电解质反应，反应所生成物质尽数溶于电解液，只有在反应发生完全的情况下，金属锂才能够和电解质再次发生反应，从而形成全新膜^[3]。

电解液的成分不仅包括溶剂和锂盐，还包括杂质，一般来说，基于不同组分所形成膜，其组分往往存在显著差异，要想使锂电池具有更加理想的性能，关键是对这层膜的性能进行优化。研究表明，将添加剂溶于电解质溶液，可使金属锂负极所具有性能得到显著提升。而添加剂能够发挥出这一效能的原因，可被归纳为以下两点：一是受添加剂影响，电解质溶液各方面性能均会发生更改，膜形成过程自然会被影响，随着其分子结构发生改变，负极性能将出现明显提升。二是若金属锂表面附着大量活性添加剂，将导致锂枝晶的生长环境被破坏，其生长速度自然有所放缓。

2.2.3锂盐

科学应用锂盐可使锂电池电解质得到一定程度的改善。目前，在该领域得到广泛应用的锂盐种类较多，包括但不限于LiI、LiBF4和。随着锂盐的加入，电解质所表现出循环性能将变得更加理想，具体表现为加快膜形成速度，还有使膜所具有分子结构所表现出稳定性及均匀性更接近理想状态。锂盐能够取得这一效果的原因，主要是其分解电位相对较高，能够在和溶剂相近的电位区域完成分解反应。

结论：通过分析可知，无论是科技发展还是经济进步，均促使人们对锂电池性能提出了更高的要求，如何增加锂电池容量成为研究重点，而利用金属锂替代锂电池原有负极材料，可使电池容量得到大幅提升。要想使高比锂电池得到广泛应用，关键是要尽快解决锂电池负极所存在不足，这就要求相关人员根据问题成因，对金属锂优化策略进行深入探究，由此来达到使其应用水平得到持续提升的目的。

参考文献：

[1]谭毅,王凯.高比能量锂离子电池硅基负极材料研究进展[J].无机材料学报,2019,34(04):349-357.

[2]张玉琪,魏光平,李春宏,等.金属有机框架材料用于锂电池负极的研究进展[J].电源技术,2020,v.44;No.352(01):141-144.

[3]陈豪登,徐建兴,籍少敏,等.MOFs衍生金属氧化物及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用[J].化学进展,2020,v.32;No.238No.239(Z1):162-172.