随着新能源技术的发展，锂电池产业已经成为新能源领域的一个趋势。作为锂电池的重要组成部分，负极材料的选择对锂电池的性能起着至关重要的作用。类石墨负极一直牢牢占据着主流锂离子电池负极材料的地位，这不仅得益于石墨负极优异的电化学性能，也得益于石墨的广泛储量和低廉价格。
在索尼推出锂离子电池之前，1958年，美国加州大学的一名研究生提出了用锂、钠等活性金属作为电池负极的想法。之后，人们开始研究以锂为负极的锂电池。在这几十年中发现，锂金属阳极工作时，虽然其表面不像石墨阳极那样为锂离子提供空空间，但会自然形成固体电解质界面膜(SEI膜，图2)，为通过的锂离子提供嵌入场所，防止沉积过程中形成的锂金属被电解质腐蚀。但随着越来越多的金属锂沉积下来，使得空之间的空间受到限制，同时会产生金属锂极不均匀的表面形貌，业内称之为锂枝晶生长。更可怕的是，锂离子喜欢在有锂枝晶的地方聚集，使局部的锂枝晶越长越大，最后打破SEI膜。当这种情况发生时，一部分锂金属暴露在电解液中。
然而，以石墨为负极的锂离子电池的实际容量越来越接近理论容量。为了提高锂电池的能量密度和容量，科学家们正在寻找新的负极材料。不可否认，锂金属阳极的理论容量是石墨阳极的十倍，而且锂金属阳极的电化学电位最低，也就是说，锂金属阳极在各个方向碾压石墨阳极材料的能量密度。但是，对于这种锂负极的安全性，真的是科学家一次又一次的提醒自己& ldquo在解决金属锂流通和安全问题之前，商用金属锂电池不要随便提& rdquo。目前，科学家们对锂金属阳极的保护做了大量的研究，提出了各种解决方案。比如优化和改性电解液，提供载体限制锂金属阳极的膨胀，应用人工界面膜等。
当然，科学家们也取得了一些具体的成就。例如，中科院宁波材料技术与工程研究所新型储能材料与器件团队通过空约束抑制了锂金属电极不规则的表面体积膨胀，并通过一系列& ldquo房屋结构& rdquo锂金属可以有序地沉积在负极表面，SEI膜可以使它们免受风雨，从而可以显著提高锂金属负极的库仑效率和循环寿命。最近，该团队还与中国科学院上海硅酸盐研究所研究员郭和美国太平洋西北国家实验室教授张继光合作，开发了一种便携式富LiF层，作为器件的锂金属保护膜(图3)。这种便携式保护层相当于给锂金属穿上了防弹衣，让它们在可怕的电解质环境下依然可以站立并持续工作。
图3是作为用于器件的锂金属保护膜的便携式富LiF层。无论下一代电池是锂硫、锂空、全固态还是新型锂电池，要达到最高的能量密度，负极总是使用金属锂。虽然现在有很多问题需要解决，但是我们可以定一个小目标，仍然有梦想。就连锂电池之父Goodenough也说:& ldquo我觉得现在的锂离子电池会在三年内被不产生锂枝晶的锂金属电池取代！& rdquo
