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一、靠山引见

动力做为一种“引擎”，活着界先进中起着相当紧急的影响。自人类降生以来，能量的储蓄和变换从来是一个热点话题。每一次动力革新都将极地面改革咱们的糊口。保守的储能安设，如镍镉电池、镍氢电池和铅酸电池，已渐渐被锂离子电池（LIB）所庖代。锂离子电池做为今朝最初进的储能安设，由于其能量密度高、自放电低、无影象效应、轮回寿命长，在电动汽车、电子产物、智能电网、挪动储能等范围获患了宽广运用。年，诺贝尔化学奖授与LIB，进一步必定了他们在增进宇宙先进方面得到的庞大胜利。但是，今朝贸易化锂离子电池的能量密度无奈餍足长途电动汽车的高请求。是以，特别须要高能量密度的可充电电池。以金属（如金属锂、钠、钾、镁、钙、铝、铁、锌和锰）为负极的可充电金属电池因其高能量密度而遭到宽广协商。]但是，这些金属负极仍旧面对很多挑战束缚了它们的本质运用。

二、正文部份01结果简介

具备电镀/剥离电化学动做的金属负极由于其低电化学电位、精良的导电性、优良的可加工性和较高的理论比容量，是一种很有出路的二次电池负极材料。这些金属负极囊括Li、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe、Zn、Mn等。但是，一些题目影响了它们的先进和运用，如高化学反响性、不匀称的电化学堆积、不不乱的固体电解质界面（SEI）以及轮回流程中电极的大致积改变。频年来，室温液态金属（RLM）如金属Ga、Ga基合金（GaIn、GaSn、GaZn、GaInSn、GaInSnZn等）、金属Hg和液态Na-K合金在束缚金属负极题目方面显示出庞大潜力，并取患了很多先进。这边对这些先进停止了详细的归纳和解析。同时，提议了一些意见和瞻望。RLM能够经过建设三维集电器、调动成核、计划人为界面层、制备复合负极、热传导、消除曾经存在的枝晶、应力释放等灵验束缚金属负极题目。该综述能够增进多机能RLM以及可充电金属基电池的先进。

02图文导读

金属负极

金属负极的品种和电化学动做迄今为止，曾经报导了很多金属负极，囊括Li、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe、Zn和Mn。

金属负极的好处：1.金属负极具备很高的理论比容量。2.金属负极具备较低的电化学电位（相关于准则氢电极，SHE小于0V）。操纵低电化学电位和高理论比容量的负极材料能够提升电池的能量密度。3.金属负极能够直接与无金属阴极（如O2、CO2、S、Se和V2O5）配对，以建设高能金属电池。4.金属负极具备较高的电子电导率，能够增进电极上的电子传输，并加快电池的电化学动力学。5.金属负极能够加工成薄片，如答允以防止操纵大电流搜罗器。移除非行动集电器能够增加电池的品质，进而提升电池系统的能量密度。

金属负极的缺陷：1.高化学反响性。它们很轻易被液体电解质中的物种腐化，并致使电极上的副反响。2.不匀称的电化学堆积，这大概致使枝晶的造成。3.不不乱的固体电解质界面（SEI）。4.电镀/剥离流程中电极的体积改变较大。

现时不乱金属负极的政策为明白决金属负极的题目，近来提议了一系列政策。这些政策紧要囊括计划三维（3D）集电器（或主机）界面点窜，寻求多机能电解质，点窜分别器，用金属负极改革基底的潮湿性，用合金负极替代纯金属负极，调动劳动处境，哄骗新式探测器械。

RLM

RLM是指在30℃如下呈液态的金属或合金是以，RLM囊括金属汞（Hg）、金属弗朗（Fr）、金属铯（Cs）、金属镓（Ga）、镓基合金（如GaIn、GaSn、GaZn、GaInSn和GaInZn合金）、液态Na-K合金等。

RLM在不乱金属负极方面的固有好处RLM具备很多吸惹人的性格，如低熔点、高电子/热导率、大表面张力、小附出力、大蜿蜒性、精良的电阻率、自愈合才略、低硬度、精良的合金化才略和优良的滚动性。RLM在不乱金属负极方面体现出很多固有的好处。首先，一些RLM与金属负极具备精良的潮湿性，它们能够做为成核种子，消沉成核屏蔽，增进匀称的金属堆积。其次，一些RLM能够与很多金属合金造成合金。这些合金每每比纯金属负极具备更低的化学反响性。是以，这些RLM可用于钝化金属负极的高活性表面或建设复合合金负极。另外，RLM可用于建设基于合金化/脱合金机制的3D集电器。第三，RLM具备先进的滚动性和变形性，能够经过浅显的涂层办法来润色电池中金属负极的界面。第四，RLM具备自我修理才略，能够抵制树突的成长。

RLM在锂金属负极中的运用

（a，b）别离为GaIn合金和Na-K合金的相图。（c）协商了液态钠钾合金、镓及镓基合金、汞在金属负极中的比例。（d）金属负极中镓和镓基合金的出书物。（e）RLM在金属负极方面的出书物。（f）显示金属负极RLM研发历程碑的示妄念。

制做3D集流体

Ga-in-Ga基液态金属能与多种金属（如Li、Mg、Cu、Al、Au、Ag和Ni）自觉造成Ga基合金。是以，基于合金化/脱合金政策，镓基液态金属可用于缔造锂金属负极的3D集电器。与平面集电器比拟，具备更大表面积的三维集电器能够消沉锂金属负极电镀流程中的个别灵验电流密度，最后抵制锂树枝晶的成长。另外，具备充分内部空间的3D集电器能够封装锂并缓和轮回流程中电极的体积改变。

（a）绘制合金化处置政策的示妄念。（b）铜箔的SEM图象。（c，d）三维多孔铜的SEM图象。（e，f）别离显示二维平面铜集电器和三维多孔铜集电器上锂的成核和成长的示妄念。

调动锂成核

协商了镓基液态金属做为锂离子电池自愈负极材料。镓基液态金属体现出精良的亲锂性。一方面，镓基液态金属中的某些元素能够与金属锂自觉造成锂基合金。锂基合金也具备很高的亲锂性，由于存在洪量的亲锂位点。另一方面，在镓基液态金属上轻易造成表面氧化层。表面氧化层也具备精良的亲锂性。由于优良的滚动性，液体金属能够涂覆在集电器表面，以提升其亲锂性。集电器优良的亲锂性能够消沉锂的成核势垒（或成核过电位），增进锂的匀称堆积。

（a）GaInSnZn液态金属和液态金属包覆铜箔的XRD图谱。（b，c）铜箔和液态金属涂层铜箔的SEM图象。（d，e）放电弧线别离显示了锂在铜箔和液态金属涂层铜箔上的堆积动做。（f，g）将Li别离堆积在铜箔和液态金属涂层铜箔上后的SEM图象。（h，i）显示锂堆积动做的示妄念

（a）CuGa2改性铜箔缔造工艺示妄念。（b–d）CuGa2改性铜箔的SEM图象。（e）CuGa2晶粒上锂镀层/剥离动做示妄念。

（a，b）别离显示了锂在MXene膜和液态金属涂覆MXene膜上的堆积动做的示妄念。（c，d）MXene薄膜的相片和SEM图象。（e，f）液态金属涂层MXene膜的相片和SEM图象。（g，h）将Li别离堆积在MXene膜和液态金属涂层MXene膜上后的SEM图象。（i，j）50次锂电镀/剥离轮回后MXene膜和液态金属涂层MXene膜的SEM图象。

（a）显示增益缔造流程的示妄念NPs

C.（b）增益的SEM图象NPs

C.（c，d）TEM和增益的高分辩率TEM图象NPs

C别离地（e）增益的明场扫描TEM图象NPs

C.（f，g）显示增益上锂镀层/剥离动做的示妄念NPs

C和裸C电极。

计划人为界面层

金属锂具备高反响性。是以，锂金属负极很轻易被液体电解质腐化。腐化不光会损耗活性锂和电解液，还会在锂金属负极上造成较厚的钝化层，阻止锂离子在电极界面上的快速传输，致使电池的高阻抗。

（a）示出锂基合金层改性锂金属负极的缔造工艺的示妄念。（b）一张显示锂箔上一滴液态金属的相片。（c）液态金属涂层锂箔的相片。（d）锂基合金层改性锂箔相片。（e）一张显示锂基合金层改性锂箔柔韧性的相片。（f，g）锂箔和锂基合金层改性锂箔的SEM图象。（h，i）别离在锂电极和锂基合金层润色锂电极上电镀锂后的SEM图象。

（a）Li/soLM/LiF的缔造工艺示妄念。（b）显示SS帮忙变化流程的示妄念。（c，d）Li/soLM/LiF的顶视图和横截面SEM图象。（e）Li/soLM/LiF的横截面结谈判Li/soLM/LiF中的Li+传输机制示妄念。

（a，b）裸锂箔和锂汞合金涂层锂箔的SEM图象。（c）柔性锂汞合金层相片。（d，e）别离显示锂汞合金涂层锂金属负极和裸锂金属负极的电化学流程的示妄念。（f，g）10次电镀/剥离轮回后，裸锂金属负极和锂汞合金涂层锂金属负极的SEM图象。经答允复制。（h）锂汞合金层在剥离/电镀流程中的形态示妄念。（i）锂金属负极和LLTO固体电解质之间的原始锂汞合金（汞齐）层的SEM图象。（j）剥离后锂金属负极和LLTO固体电解质之间的锂汞合金（汞齐）层的SEM图象。（k）剥离电镀轮回后，锂金属负极和LLTO固体电解质之间的锂汞合金（汞齐）层的SEM图象。

（a）示妄念显示了锡汞合金箔的缔造工艺以及裸锡箔和锡汞合金箔的电化学动做。（b，c）锡汞合金箔的相片。（d，e）裸锡箔和锡汞合金箔的SEM图象。

（a）LM涂层分别器缔造工艺示妄念。（b）LM涂层PP分别器相片。（c）LM涂层PP分别器的横截面SEM图象。（d）LM

Li电池的放电弧线。（e–h）显示核壳Li\/LixLMy复合负极缔造工艺的示妄念。（i）显示HLAA电化学动做的示妄念。（j）HLAA的运转机制。（k）HLAA的可修理性。

热传导

温度对锂金属负极的极化、库仑效率和枝晶成长速度有很大影响。

（a）液态金属焊接政策示妄念。（b）LMW负极示妄念。（c）LMW负极的SEM图象。（d）LMW负极的红外热图象。（e）未处置负极示妄念。（f）未处置负极的SEM图象。（g）未处置负极的红外热图象。

消除曾经存在的树枝晶

（a，b）显示GDL中结谈判锂离子传输门路的示妄念。（c）GDL的SEM图象。（d）触摸烧蚀流程示妄念。（e，f）别离在裸铜集电器上堆积Li后的俯看图和横截面SEM图象。（g，h）别离在GDL涂层铜集电器上堆积Li后的横截面和俯看SEM图象。

RLM在此外金属负极中的运用

钠和钾金属负极

频年来，钠离子和钾离子电池因其在地壳中的洪量钠和钾元素而备受

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