将来の高エネルギーLi-metal電池のための高安全性Li-metalアノードの開発：戦略と展望

Developing high safety Li-metal anodes for future high-energy Li-metal batteries: strategies and perspectives.

• Dai-Huo Liu
• Zhengyu Bai
• Matthew Li
• Aiping Yu
• Dan Luo
• Wenwen Liu
• Lin Yang
• Jun Lu
• Khalil Amine
• Zhongwei Chen

抄録

安全性の高いリチウム金属アノード（LMA）の開発は、高エネルギーリチウム金属電池（LMB）、特にLi-SおよびLi-O2電池システムのアプリケーションにとって非常に重要である。しかし、悪名高いLi-デンドライト成長の問題は、あらゆるエネルギー貯蔵アプリケーションにとって重大な安全性の問題となっている。界面ベースの科学、ナノテクノロジーベースのソリューションと特性評価方法の最近の組み合わせを通じて、LMAは現在、技術的なブームのために準備されています。本レビューでは、LMAに関する最近の新興戦略と展望を要約し、続いて、界面化学の調節、電解質コンポーネントの最適化、リチウム金属の合理的な「ホスト」設計、「固体電解質」の最適化、および安全性の高いLMAを開発するための他の新興戦略における現在の巨大な進化を強調しています。さらに、安全性の高いLMA研究のための最新のin situ/operandoシンクロトロンベースのX線技術についても紹介する。今後のLMAのさらなる発展に伴い、高エネルギーLMBへの応用が期待される。

Developing high-safety Li-metal anodes (LMAs) is extremely important for the application of high-energy Li-metal batteries (LMBs), especially Li-S and Li-O2 battery systems. However, the notorious Li-dendrite growth problem results in serious safety concerns for any energy storage application. Through a recent combination of interface-based science, nanotechnology-based solutions and characterization methods, the LMA is now primed for a technological boom. In this review, the recent emerging strategies and perspectives on LMAs are summarized, following which the current huge evolution in interfacial chemistry regulation, optimizing electrolyte components, designing a rational 'host' for lithium metal, optimizing "solid-state electrolytes" and other emerging strategies for developing high-safety LMAs is highlighted. Furthermore, several state-of-the-art in situ/operando synchrotron-based X-ray techniques for high safety LMB research are introduced. With the further development of LMAs in the future, subsequent application in high energy LMBs is to be expected.