金成濱，黃益鈺，陶新永，盛歐微

（1中國計量大學，浙江 杭州 310018；2浙江工業(yè)大學，浙江 杭州 310014；3杭州電子科技大學，浙江 杭州 310018）

由于鋰離子電池技術的成功商業(yè)化，促進了電動汽車、3C電子產(chǎn)品的規(guī)?；瘧?，現(xiàn)代社會逐漸步入電氣化時代[1-3]。然而，傳統(tǒng)的鋰離子電池受限于正負極材料的理論容量[4]，電池能量密度已趨于上限，難以滿足現(xiàn)代社會對于高比能電池的持續(xù)追求。發(fā)展新型高性能電池系統(tǒng)成為了全球關注的熱點。鋰負極具有10倍于石墨的理論容量(3860 mAh/g)，最負的氧化還原電位(-3.04 V，相對于標準氫電極)，以及極低的質(zhì)量密度(0.54 g/cm3)，是構筑高比能電池的下一代關鍵負極材料[5]。將其與新型的硫、空氣等正極匹配，構筑的金屬鋰電池能量密度有望突破500 Wh/kg，甚至600 Wh/kg[6]。

目前，金屬鋰電池的商業(yè)化應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)：①電池循環(huán)過程中，易于形成鋰枝晶，帶來電池短路風險[7-9]；②鋰負極與電解液發(fā)生副反應，生成不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜[10-12]；③充放電過程中嚴重的體積效應，造成電極結構完整性受損[13-15]；④不斷積累電化學失活的死鋰，導致電池快速失效[16-17]。圍繞這些問題，研究者們開展了大量研究，并取得了一系列進展，通過三維親鋰骨架設計[18-22]，合金負極制備[23-29]，固態(tài)電解質(zhì)開發(fā)[30-34]，SEI膜結構組成調(diào)控等手段有效抑制了枝晶的產(chǎn)生[35-39]，并構筑穩(wěn)定的SEI膜，并在一定程度上減少死鋰的產(chǎn)生和積累。然而，深入研究發(fā)現(xiàn)表面死鋰的產(chǎn)生和積累難以被徹底杜絕，死鋰依舊是限制金屬鋰電池性能和壽命的關鍵難題。

想要有效根治死鋰問題，首先要對死鋰的結構組成、物化性質(zhì)以及形成機制有一定的認識。然而，死鋰是一種不穩(wěn)定的含鋰物質(zhì)，難以通過一般的表征技術對其進行深度剖析，缺乏了基礎認識也就難以提出解決死鋰問題的靶向策略?；谧髡呒昂献髡咴谒冷囇芯糠矫娴慕诔晒?，本文首先將闡明死鋰的結構組成及其形成的微觀機制；隨后將介紹并評述一些關鍵新型表征技術在死鋰研究中的應用，并著重探討解決死鋰難題的有效策略，包括多功能骨架穩(wěn)定體相及界面，人工界面保護層，死鋰激活，以及固態(tài)電解質(zhì)工程等；最后對動態(tài)死鋰難題解決，以及金屬鋰電池實用化進程推進提出展望。

1 金屬鋰電池中死鋰的形成機制

金屬鋰電池無論是在存儲或者運行過程中，時刻伴隨著死鋰的形成和積累，主要的死鋰形成機制有兩種：①化學/電化學腐蝕機制。金屬鋰是一類極為活潑的金屬元素，當其與電解液接觸時，由于鋰和電解液之間的副反應[圖1(a)]，活性單質(zhì)鋰轉(zhuǎn)化為無機和有機鋰鹽[40]，在鋰表面會形成由化學腐蝕產(chǎn)物組成的鈍化層(即SEI 膜)?；瘜W腐蝕主要涉及均勻腐蝕(初始SEI膜形成階段)[41-42]。由于鈍化層的機械性質(zhì)和化學性質(zhì)都不穩(wěn)定，伴隨著電極體積效應和鈍化層組分溶解，新鮮的金屬鋰并不能被鈍化層保護[43]。此外，當鋰沉積發(fā)生在銅集流體上時(如無鋰負極電池體系)，鋰和銅會構成腐蝕電池，電子從鋰傳遞到銅的表面，并隧穿其表面不穩(wěn)定的SEI膜，引起銅表面附近溶劑分子和陰離子的還原分解，即發(fā)生鋰的電化學腐蝕[圖1(b)][44-46]。②脫出機制。脫鋰過程中，金屬態(tài)的鋰轉(zhuǎn)化為鋰離子，并穿過SEI膜進入電解液。由于在鋰轉(zhuǎn)化為鋰離子的過程中，需要將電子通過集流體向外電路轉(zhuǎn)移，因而不同位置鋰離子的生成速率存在差異[47-48]；SEI膜的組成復雜且不均勻[49]，不同區(qū)域鋰離子擴散速率不同。因而，將發(fā)生不均勻的鋰脫出行為，局部快速溶解的區(qū)域會導致沉積鋰整體結構完整性被破壞，引起沉積物結構坍塌，使得一部分金屬鋰與集流體失去電子接觸，被電子絕緣性的SEI 膜包裹，形成不再具有電化學活性的死鋰[圖1(c)][48]。

圖1 死鋰形成機制模型：(a)、(b) 化學腐蝕和電化學腐蝕；(c) 不完全退鋰引起的死鋰Fig.1 Different patterns illustrating the formation of dead Li: (a)、(b) Chemical and electrochemical corrosion;(c) Dead Li triggered by incomplete Li stripping

在負極表面持續(xù)積累的死鋰層將會導致電池阻抗和極化的顯著增加，鋰離子需要跨越死鋰層才可以發(fā)生沉積，大大降低沉積效率，電池容量、庫侖效率、壽命等嚴重跳水[48]。此外，高度粉化的死鋰活性極高，存在引起電池燃燒、爆炸的安全隱患。因而，不論是從電池性能還是安全性角度考慮，都需要發(fā)展有效的策略解決死鋰問題。

2 死鋰表征技術

死鋰由單質(zhì)態(tài)的金屬鋰碎片和含有鋰離子的失效SEI膜組成，這些含鋰物質(zhì)化學性質(zhì)活潑，對于電子束、熱、空氣等都極為敏感，使用常規(guī)的表征技術難以對這些電池材料進行無損或者低損的深度表征，也就難以獲得其原始、真實的結構和化學信息。想要解決死鋰難題，首先需要深入認識死鋰的微納結構和成分，探明其形成演變機制。圍繞金屬鋰電池和死鋰研究，本文作者嘗試并建立了一系列的測試技術路線。

2.1 冷凍電鏡技術

斯坦福大學崔屹院士課題組[50-52]首先將冷凍電鏡引入金屬鋰電池研究。他們將透射電鏡銅網(wǎng)直接作為負極集流體，將鋰沉積在銅網(wǎng)上直接制備觀測樣品；隨后裝載了銅網(wǎng)的紐扣電池被拆解，使用溶劑清洗銅網(wǎng)上殘余鋰鹽和雜質(zhì)；樣品干燥后放入密封容器，并從手套箱轉(zhuǎn)移至液氮氣氛；打開容器后在液氮環(huán)境中將銅網(wǎng)固定于透射樣品桿上，然后將桿子插入透射電鏡后進行觀測分析[50]。他們的工作從原子尺度揭示了鋰枝晶的擇優(yōu)生長方向，獲得了SEI膜的結構組成信息。受此啟發(fā)，可通過反復的充放電過程在銅網(wǎng)上制備死鋰樣品，將充電態(tài)的半電池，或者放電態(tài)的全電池拆解即可獲得樣品。本團隊使用含有保護匣的冷凍傳輸桿，樣品裝載于手套箱內(nèi)完成，隨后關閉保護匣將樣品直接插入透射電鏡，在真空條件下打開保護匣，隨后在冷凍傳輸桿的杜瓦瓶中注入液氮將樣品穩(wěn)定于-180 ℃[圖2(a)、(b)]。改進后的工藝可以最大程度避免樣品和空氣的接觸，保留其原始化學狀態(tài)。通過高分辨透射電鏡圖，我們發(fā)現(xiàn)死鋰金屬碎片被厚重的失效SEI膜包裹，其中含有大量的電子絕緣的氧化鋰納米顆粒[圖2(c)]，阻隔了金屬鋰碎片和電極的電子通路，造成了死鋰的形成和積累[53]。

圖2 冷凍電鏡表征死鋰：(a) 冷凍電鏡表征技術路線；(b) 冷凍樣品桿；(c) 死鋰典型的高分辨冷凍電鏡圖[54]Fig.2 Cryo-TEM for characterizing dead Li: (a) The procedures for cryo-TEM characterization;(b) Cryo-TEM holder; (c) Typical HR-TEM image of dead Li[54]

2.2 原位光學顯微鏡

近期有研究表明死鋰并非一成不變。由于電池內(nèi)的電場作用，死鋰的結構成分乃至空間分布都會伴隨著電池循環(huán)而發(fā)生變化，并且SEI膜也存在溶脹、溶解等行為，造就了死鋰動態(tài)演變的復雜行為[55-56]。光學顯微鏡可以較為直觀、即時地觀察電極上鋰的電化學沉積/溶解過程，研究死鋰形貌的變化。以石英玻璃管為容器，銅線作為正極，負載了鋰的銅線為負極，組裝半電池[圖3(a)、(b)]。將電池與電化學工作站或者電池充放電測試儀連接，進行充放電測試，觀察電極上鋰的沉積、溶解和脫出過程，有望揭示鋰的沉積溶解行為，揭示其與死鋰形成的內(nèi)在關聯(lián)。

圖3 原位光學顯微鏡：(a) 原位光學顯微鏡機理圖；(b) 銅線上沉積鋰的原位光學照片F(xiàn)ig.3 In-situ optical microscopy: (a) Schematic illustration of in-situ optical microscopy; (b) In-situ optical images of Li depositing on a copper wire

2.3 原位拉曼光譜

電解液對于死鋰的形成和積累存在顯著影響，尤其是一些功能性的添加劑，與死鋰之間存在一定的化學相互作用。為了闡明添加劑與死鋰的相互作用，研究其作用機制和可逆性，設計了原位拉曼光譜[圖4(a)][54]。以此研究了碘基添加劑在電池測試過程中的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)存在高度可逆的碘離子/碘三離子氧化還原對[圖4(b)]，進一步結合掃描電鏡、同位素示蹤等實驗結果，證實了這種氧化還原對的出現(xiàn)可以有效地轉(zhuǎn)化和再利用死鋰。

圖4 原位拉曼光譜測試[54]：(a) 原位拉曼光譜測試機理圖；(b) 鋰沉積脫出過程中的原位拉曼光譜圖Fig.4 In-situ Raman spectroscopy[54]: (a) Schematic illustration of in-situ Raman test;(b) In-situ Raman images of Li plating/stripping

2.4 電極電化學技術

金屬鋰電池的性能衰退與死鋰的產(chǎn)生和積累密切相關。隨著電池循環(huán)次數(shù)的累加，死鋰持續(xù)積累，電池阻抗、極化等將顯著增大，負極側(cè)的離子擴散減緩明顯。為了解耦死鋰與電化學性能變化的關聯(lián)機制，電化學測試技術是有效的手段。然而，在兩電極體系中，金屬鋰既是對電極，又是參比電極，導致了負極電化學信息被“掩蓋”，難以直接獲得負極側(cè)的電壓極化、阻抗等信息。通過引入鋰參比電極制備三電極電池可以有效解決上述難題[圖5(a)]，單獨獲得負極側(cè)的電化學信息[57-58]。在電化學阻抗(EIS)測試中使用三電極體系，可以同時獲得正極、負極以及整個電池的阻抗[圖5(b)]，明確電池阻抗的主要來源。此外，利用三電極技術結合恒電流間歇滴定技術(GITT)，可以定量研究死鋰的產(chǎn)生和積累對鋰離子在負極側(cè)擴散行為的影響[59]，相關研究有待進一步開展。

圖5 三電極電化學測試[57]：(a) 三電極電池機理圖；(b) 三電極技術測試的交流阻抗圖Fig.5 Three-electrode electrochemical test[57]: (a) Schematic illustration of a three-electrode battery;(b) Electrochemical impedance spectroscopy collected by the three-electrode technique

3 死鋰解決策略

在先進表征技術的協(xié)助下，研究者們對于死鋰有了一定的基本認識。死鋰的形成與鋰的沉積溶解行為，以及SEI膜的性質(zhì)密切相關，因而解決死鋰問題有兩種不同的考慮：①死鋰抑制策略。通過親鋰骨架[60-61]、壓力場等調(diào)控鋰的沉積形貌[62-65]，抑制高迂曲度的鋰枝晶的生長，或者是構筑穩(wěn)定的表面鈍化層，抑制電解液對鋰的腐蝕，并促進均勻退鋰[66-68]。②死鋰轉(zhuǎn)化利用策略。通過特定的物質(zhì)將死鋰進行轉(zhuǎn)化、重儲和再利用，或是在死鋰內(nèi)部原位搭建外源性導電網(wǎng)絡，重新建立死鋰和電極的電子通路，使得死鋰可以被再次利用[69-72]?；诖?，研究者們開發(fā)了一系列策略來嘗試解決死鋰難題。

3.1 功能骨架穩(wěn)定負極體相結構及界面

鋰在導電骨架(如純碳)中依舊會生長枝晶，形成死鋰，功能化骨架設計可以進一步提升其對鋰負極的穩(wěn)定作用，例如親鋰骨架。親鋰骨架由骨架和親鋰材料組成，前者可以通過減小局部電流密度，延緩枝晶的產(chǎn)生，能緩解電池循環(huán)過程中的體積效應，后者則可以對鋰的沉積行為進行調(diào)控，進一步誘導鋰的均勻沉積，減少枝晶和死鋰的生成。根據(jù)親鋰材料種類和作用的不同，又可將其細分為：①儲鋰活性位點[圖6(a)]，即易于和鋰形成合金的材料(如鋅、銀、硅、錫單質(zhì)及其化合物等)，形成的合金作為“緩沖層”可以降低異種材料之間的晶格失配度，進而減小鋰在親鋰種子上的形核過電勢，在骨架中均勻分布的親鋰種子可以確保鋰的有序沉積[73-75]，此外，鎂、鋁、鈣、鑭等單質(zhì)及其化合物作為親鋰種子時，與骨架之間會形成凹陷“臺階”，鋰在這些區(qū)域的臨界形核體積和形核功較小，能有效提升鋰的形核能力[圖6(b)、(c)]。例如，在炭化的天然木頭中引入氧化鎂，制備的骨架材料可以在15 mA/cm2的超大電流密度下穩(wěn)定循環(huán)，平均庫侖效率大于96%，且無明顯的枝晶產(chǎn)生[圖6(d)、(e)][76]。②雜化功能位點[圖6(f)]。除了親鋰性功能之外，骨架通過物理和化學處理(摻雜、表面修飾、復合)，也可以被賦予額外的功能，例如通過氟化處理可以在碳骨架中引入氟元素[圖6(g)]，這些氟元素可以進一步參與到沉積鋰表面SEI膜的形成，構筑富含氟化鋰的SEI 膜[77-79]。這類功能化的骨架設計不僅為氟化SEI膜的構筑提供了新思路，也進一步豐富了骨架在鋰負極中的作用。利用這些骨架可以有效地調(diào)控鋰的均勻沉積和脫出，從而在一定程度上減少死鋰的產(chǎn)生。

圖6 功能骨架穩(wěn)定鋰負極：(a) 親鋰活性位點示意圖；(b) 不同氧化物種子上的鋰形核過電位；(c) 氧化鎂顆粒上鋰形核的掃描電鏡圖；(d) 氧化鎂修飾的炭化木頭的掃描電鏡圖和元素分布圖；(e) 氧化鎂修飾的炭化木頭的庫侖效率曲線[76]；(f) 雜化功能位點示意圖；(g) 鋰表面F1s譜圖[77]Fig.6 Stabilization of Li metal anode by functional hosts: (a) Schematic illustration of lithiophilic sites; (b) The nucleation overpotential of Li on different metal oxides; (c) SEM image of Li depositing on MgO; (d) SEM image and elemental mappings of carbonized wood modified by MgO; (e) Coulombic efficiency of carbonized wood modified by MgO; (f) Schematic illustration of hybrid functional sites; (g) F1s spectrum of Li surface

3.2 人工界面保護層

近期研究顯示SEI膜中的聚合物組分在電解液中存在溶脹行為，溶脹后SEI膜的力學性能和離子傳導能力都會發(fā)生變化[80]，且隨著電解液持續(xù)的溶劑化作用，SEI膜會逐漸被溶解，引起金屬鋰的暴露和腐蝕，活性鋰轉(zhuǎn)變?yōu)樗冷嘯81-84]。因而，相較于原生SEI膜，引入人工保護層，或者是通過電解液優(yōu)化設計構筑高穩(wěn)定性的SEI膜，有望抑制鋰腐蝕和死鋰形成，同時保證鋰離子的均勻傳輸。

通過調(diào)控鋰離子溶劑化結構可以有效改變SEI膜的結構組成，例如通過引入弱溶劑化的溶劑分子(如DOL)，減弱其與鋰離子的相互作用，使得更多的陰離子參與SEI膜形成，則可以構筑富含無機物的穩(wěn)定SEI 膜[57]，實現(xiàn)鋰的均勻沉積，并抑制鋰腐蝕的發(fā)生[圖7(a)、(b)]。就人工保護層而言，構筑的保護層應當具有較低的溶解度、較高的離子傳導能力、良好的黏附性和還原穩(wěn)定性，可以有效地隔離鋰和電解液?；ず铣傻木酆衔锬?如聚環(huán)氧乙烯、聚偏氟乙烯)[85-89]、無機鈍化層[90-92]、天然高分子材料及其復合物都是潛在的保護層[93-96]。如一些自支撐結構的天然生物質(zhì)薄膜(二維木頭納米片、蛋白質(zhì)膜、竹纖維薄膜等)[96]，利用這些材料天然的表面化學性質(zhì)和結構，可以促進鋰離子均勻沉積，構筑穩(wěn)定的SEI 膜，并對枝晶生長發(fā)揮抑制作用，也可以在一定程度上減少死鋰的積累[圖7(c)～(f)]。

圖7 界面調(diào)控策略：(a) 溶劑化結構模型及界面行為；(b) 富含無機物的SEI膜的冷凍電鏡圖[57]；(c) 二維納米木頭的透射電鏡圖[96]；(d) 蛋殼結構的掃描電鏡圖；(e)、(f) 雞蛋膜調(diào)控鋰沉積的機理圖和對應的沉積鋰的冷凍電鏡圖[93]Fig.7 Interfacial regulating strategies: (a) Schematic illustration of solvation structure and interfacial behaviors;(b) A cryo-TEM image of SEI rich in inorganic compositions[57]; (c) A TEM image of nanowood[96]; (d) A SEM image of natural eggshell; (e)、(f) Schematic illustration of Li deposition under an egg membrane[93]

3.3 死鋰激活策略

死鋰的產(chǎn)生和積累難以被杜絕，因而發(fā)展有效的策略對生成的死鋰進行處理具有重要意義。如前所述，死鋰由失效的SEI 膜空殼和金屬鋰碎片組成，深入研究還發(fā)現(xiàn)SEI膜中含有大量不導電的納米氧化鋰，正是這些納米顆粒阻斷了金屬鋰碎片與電極的電子通路。為了消除失效的SEI膜空殼，可以引入一些具有反應活性的物質(zhì)。例如以碘介體作為一種“死鋰激活劑”，可以在電池循環(huán)過程中自發(fā)地與“死鋰”中的金屬鋰碎片和SEI膜中的Li2O發(fā)生反應，將死鋰轉(zhuǎn)化為可溶的碘化鋰和碘酸鋰[圖8(a)]；作為“鋰載體”的碘化鋰可以在濃度梯度的作用下遷移到正極側(cè)，并被處于充電態(tài)的正極材料氧化，鋰離子被回收存儲[97]；O18同位素示蹤實驗證實碘酸鋰作為“氧載體”可將死鋰中的Li2O搬運到活性鋰表面，并對其進行有效的鈍化保護。這種策略不僅較好地解決了“死鋰”難題，實現(xiàn)其再生利用，而且降低了電池產(chǎn)氣量，并抑制了枝晶生長，電池循環(huán)穩(wěn)定性顯著提升。將碘介體制備成緩釋的碳膠囊，可在紐扣全電池和0.5 Ah級軟包電池中得到進一步的應用[圖8(b)、(c)][54]。除了碘單質(zhì)，金屬碘化物亦可作為死鋰激活劑，并且可以在一定程度上緩解碘介體對鋰的腐蝕[圖8(d)、(e)][97]；此外，死鋰激活策略在固態(tài)聚合物金屬鋰電池中同樣適用，可大幅提升電池壽命和循環(huán)穩(wěn)定性[98-99]。

圖8 死鋰激活策略：(a) 死鋰激活機理圖；(b) 載碘碳膠囊；(c) 軟包電池循環(huán)容量圖[54]；(d)、(e) 鋰沉積物和共沉淀錫納米顆粒的高角環(huán)形暗場掃描透射圖、元素面掃圖和高分辨冷凍電鏡圖[97]Fig.8 Strategies for rejuvenating dead Li：(a) Schematic illustration of dead Li reclaiming；(b) Carbon capsules loaded with iodine；(c) The cycling performance of pouch cells[54]；(d)、(e) HAADF-STEM image,elemental mapping, and HR-TEM image of Li deposits with co-deposited Sn nanoparticles[97]

3.4 固態(tài)電池體系中的死鋰抑制

在固態(tài)電池體系中，同樣存在死鋰問題。無論是聚合物電解質(zhì)體系或者是無機固態(tài)電解質(zhì)，由于鋰與電解質(zhì)之間的副反應，界面上會產(chǎn)生大量離子導電性差而電子導電性較好的副產(chǎn)物，嚴重惡化界面的穩(wěn)定性和離子傳輸能力，降低電池的充放電效率，誘發(fā)活性鋰損失[100-103]。此外，由于固態(tài)電解質(zhì)富含晶界，且自身具有一定的電子導電性，鋰離子會在晶界處直接沉積，誘發(fā)枝晶生長[104-105]，造成活性鋰損失和電池短路。通過電解質(zhì)工程優(yōu)化可以緩解固態(tài)電池體系中死鋰的生成和積累：①外源性導電界面構筑。在界面上沉積高導電、高導鋰的材料，例如鉑、金、銀等，為死鋰提供外源性的導電路徑[圖9(a)、(b)]，使得死鋰可以在一定程度上被重新利用[106]。②晶界修飾。例如，向無機Li4SnS4電解質(zhì)晶界處引入電子絕緣而離子導電的碘化鋰，同時對電解質(zhì)界面及體相晶界進行穩(wěn)定化，有效抑制枝晶沿著晶界生長，減少死鋰的產(chǎn)生，電池循環(huán)壽命可提升25倍[圖9(c)、(d)][107]。

圖9 固態(tài)電池死鋰抑制策略：(a) 不同界面的模型圖；(b) 鉑包覆穩(wěn)定界面的高分辨冷凍電鏡圖[106]；(c)、(d) 晶界修飾穩(wěn)定的鋰/固態(tài)電解質(zhì)界面的掃描電鏡圖和冷凍電鏡圖[107]Fig.9 The strategies for inhibiting dead Li in solid-state batteries: (a) Schematic illustration of different interfaces;(b) HR-TEM image of stabilized interface by Pt coating[106]; (c)、(d) SEM image and cryo-TEM image showing the stabilized interface between Li metal anode and soli-sate electrolyte by modification of grain boundary[107]

4 結 論

死鋰的產(chǎn)生和積累會引起電池負極活性物質(zhì)和電解液的不可逆損失，嚴重影響金屬鋰電池的實際循環(huán)性能、安全性等。死鋰主要來源于不完全的脫鋰過程以及鋰腐蝕行為。目前，對于死鋰的微觀結構組成已有了初步的認識，也發(fā)展了一系列的策略在一定程度上抑制死鋰問題。然而，死鋰在電池內(nèi)電場中存在復雜的動態(tài)演變行為，電解液對金屬鋰的腐蝕和SEI膜的溶解，也使得死鋰的形成機制更為復雜多樣。解決死鋰問題，是提升金屬鋰電池性能的關鍵步驟，仍需開展大量的研究工作。

（1）解耦不同體系中死鋰動態(tài)演變機制。由于電解液的化學/電化學腐蝕，SEI膜的溶解，以及電池內(nèi)電場的影響，死鋰的空間結構、組成、分布等都處于動態(tài)演變過程之中，然而現(xiàn)有研究大多關注的是處于靜態(tài)的死鋰。只有深入理解死鋰的動態(tài)形成、演變機制，才能提出針對性的策略，真正地解決死鋰難題。此外，在固態(tài)電池體系中同樣存在死鋰以及腐蝕問題(如應力腐蝕)，相關認識目前較為匱乏，亟待開展深入研究。

（2）進一步發(fā)展死鋰的無損、在線、定量表征技術。死鋰是一種極為活潑的物質(zhì)，對于電子束、空氣、水分等都極為敏感，需要發(fā)展先進的無損、多尺度、高分辨表征技術深度剖析死鋰。冷凍電鏡技術可以有效地揭示死鋰的微觀結構組成(原子尺度)，后續(xù)研究應當著重于發(fā)展原位冷凍電鏡技術(如原位冷凍電鏡桿)，從時間尺度上跟蹤死鋰的微觀演變行為。此外，電子背散射衍射分析技術(EBSD)也是一類潛在的死鋰表征技術，尤其可用于分析由于腐蝕行為引起的死鋰微觀組織結構、取向等的變化。原位光學顯微鏡技術在金屬鋰電池體系中應用較多，一般用于觀察鋰的沉積行為，亦可用于實時追蹤死鋰的形成以及微尺度下的動態(tài)變化。此外，也需要開發(fā)先進技術(如原位定量核磁、滴定氣相色譜)對死鋰的產(chǎn)生、積累和動態(tài)變化進行量化檢測分析。

（3）真實、復雜電池體系中的死鋰研究。相較于實驗室級別的紐扣電池，實用化的軟包電池是一種無壓力系統(tǒng)，死鋰的結構組成、形成機制等也會發(fā)生變化。此外，電池工作環(huán)境溫度對于死鋰的形成和結構組分也會產(chǎn)生一定影響，尤其是極端的低溫和高溫環(huán)境，還會影響鋰的沉積脫出行為以及SEI膜的性質(zhì)。為了推進金屬鋰電池的實用化進程，需要在真實、復雜的電池體系中對死鋰進行研究，相關死鋰解決策略也需要在大電池中進行驗證和改進。

（4）死鋰激活策略進一步發(fā)展，促進電池回收利用。隨著電池產(chǎn)品的大量生產(chǎn)和淘汰，廢舊電池問題進入了人們的視野。面對一塊千億級的市場蛋糕，學術界和工業(yè)界都在積極布局。傳統(tǒng)的電池回收依賴于一些暴力、劇烈、不環(huán)保的物理和化學處理來回收貴金屬，回收效率低，能耗大，且污染嚴重。相較于破壞性的回收技術，廢電池的激活再利用，抑或是梯次利用，也將是解決廢舊電池問題的重要策略。這類技術的關鍵在于對不同來源、不同狀態(tài)、不同類型的電池進行系統(tǒng)的分類、檢測、篩選，并發(fā)展有效的、可規(guī)?；瘧玫碾姵丶せ顒┘跋鄳氖褂霉に?。

隨著近年來的研究和發(fā)展，對于死鋰及其影響有了較為深入的認識。聚焦死鋰來源的復雜性，以及死鋰的動態(tài)演變行為，全面闡明死鋰在真實電池體系中的動態(tài)演變機制，未來有望真正解決死鋰難題，推動金屬鋰電池的規(guī)?；瘧?。