journal article·2020-01

A Review of Composite Lithium Metal Anode for Practical Applications

Peng Shi, Xue‐Qiang Zhang, Xin Shen, Rui Zhang, He Liu, Qiang Zhang

Advanced Materials Technologies· Volume 5· Issue 1
Publisher page

Abstract

Abstract Lithium (Li) metal is considered as a promising anode candidate for next‐generation batteries owing to its extremely high specific capacity and low reduction potential. However, Li metal anode is still hindered by uncontrolled Li dendrites and extreme volume fluctuation. Composite Li metal anode emerges as an attractive strategy to suppress Li dendrites and relieve volume fluctuation by regulating the behaviors of Li plating/stripping. Although progresses are visible in composite Li anode with much excess Li (>50 mAh cm−2), high negative/positive capacity ratio (>50), and low current density (<1 mA cm−2), yet the suppression of Li dendrites and long lifespan of practical Li batteries are still challenged with limited Li (<10 mAh cm−2), low negative/positive capacity ratio (<3), and high current density (>3 mA cm−2). Here, the progresses of composite Li anode are reviewed in terms of the material types, structures, and fabrications of composite Li anode in order to promote the substantial developments of practical Li batteries. Furthermore, the perspectives of current challenges and further rational designs of composite Li anode are presented aiming to bring new avenues for high‐energy‐density practical Li batteries.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Battery Materials and Technologies · Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Technologies Research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Beijing Key Laboratory of Green Chemical Reaction Engineering and Technology Department of Chemical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

Funding

National Basic Research Program of China · National Natural Science Foundation of China · China Postdoctoral Science Foundation

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/3510464410.1038/35104644 ↗
2. 10.1016/j.eng.2018.10.00810.1016/j.eng.2018.10.008 ↗
3. 10.1002/inf2.1200010.1002/inf2.12000 ↗
4. 10.1002/adma.20180056110.1002/adma.201800561 ↗
5. 10.1038/s41560-018-0107-210.1038/s41560-018-0107-2 ↗
6. 10.1002/admt.20170037610.1002/admt.201700376 ↗
7. 10.1016/j.jpowsour.2018.02.03910.1016/j.jpowsour.2018.02.039 ↗
8. 10.1021/acs.chemrev.7b0011510.1021/acs.chemrev.7b00115 ↗
9. 10.1039/C3EE40795K10.1039/C3EE40795K ↗
10. 10.1002/batt.20190003110.1002/batt.201900031 ↗
11. 10.1002/aenm.20180317010.1002/aenm.201803170 ↗
12. 10.1002/adma.20190278510.1002/adma.201902785 ↗
13. 10.1038/s41560-019-0405-310.1038/s41560-019-0405-3 ↗
14. 10.1002/smll.20190068710.1002/smll.201900687 ↗
15. 10.1016/j.ensm.2018.03.02410.1016/j.ensm.2018.03.024 ↗
16. 10.1002/admi.20170109710.1002/admi.201701097 ↗
17. 10.1002/anie.20180703410.1002/anie.201807034 ↗
18. 10.1002/ange.20180703410.1002/ange.201807034 ↗
19. 10.1002/anie.20180151310.1002/anie.201801513 ↗
20. 10.1002/ange.20180151310.1002/ange.201801513 ↗
21. 10.1021/cr500003w10.1021/cr500003w ↗
22. 10.1002/anie.20171270210.1002/anie.201712702 ↗
23. 10.1002/ange.20171270210.1002/ange.201712702 ↗
24. 10.1038/nenergy.2017.1210.1038/nenergy.2017.12 ↗
25. 10.1038/ncomms251310.1038/ncomms2513 ↗
26. 10.1016/j.chempr.2017.10.01710.1016/j.chempr.2017.10.017 ↗
27. 10.1038/ncomms1203210.1038/ncomms12032 ↗
28. 10.1002/anie.20190525110.1002/anie.201905251 ↗
29. 10.1002/ange.20190525110.1002/ange.201905251 ↗
30. 10.1002/smll.20180142310.1002/smll.201801423 ↗
31. 10.1002/adfm.20190104710.1002/adfm.201901047 ↗
32. 10.1002/adma.20180446110.1002/adma.201804461 ↗
33. 10.1016/j.matt.2019.05.01610.1016/j.matt.2019.05.016 ↗
34. 10.1039/C7EE02555F10.1039/C7EE02555F ↗
35. 10.1002/adma.20150452610.1002/adma.201504526 ↗
36. 10.1021/jacs.7b0758410.1021/jacs.7b07584 ↗
37. 10.1002/adma.20180839210.1002/adma.201808392 ↗
38. 10.1038/nnano.2014.15210.1038/nnano.2014.152 ↗
39. 10.1002/anie.20170709310.1002/anie.201707093 ↗
40. 10.1002/ange.20170709310.1002/ange.201707093 ↗
41. 10.1021/acsenergylett.8b0052610.1021/acsenergylett.8b00526 ↗
42. 10.1002/anie.20190078310.1002/anie.201900783 ↗
43. 10.1002/ange.20190078310.1002/ange.201900783 ↗
44. 10.1002/anie.20171159810.1002/anie.201711598 ↗
45. 10.1002/ange.20171159810.1002/ange.201711598 ↗
46. 10.1002/smll.20180224410.1002/smll.201802244 ↗
47. 10.1002/anie.20171080610.1002/anie.201710806 ↗
48. 10.1002/ange.20171080610.1002/ange.201710806 ↗
49. 10.1016/j.ensm.2018.06.01710.1016/j.ensm.2018.06.017 ↗
50. 10.1016/j.jechem.2019.03.01410.1016/j.jechem.2019.03.014 ↗
51. 10.1002/anie.20190158210.1002/anie.201901582 ↗
52. 10.1002/ange.20190158210.1002/ange.201901582 ↗
53. 10.1002/aenm.20180291210.1002/aenm.201802912 ↗
54. 10.1073/pnas.170848911410.1073/pnas.1708489114 ↗
55. 10.1039/C6CS00491A10.1039/C6CS00491A ↗
56. 10.1016/j.jpowsour.2018.04.01910.1016/j.jpowsour.2018.04.019 ↗
57. 10.1002/adma.20170570210.1002/adma.201705702 ↗
58. 10.1038/natrevmats.2016.10310.1038/natrevmats.2016.103 ↗
59. 10.1016/j.ensm.2016.07.00310.1016/j.ensm.2016.07.003 ↗
60. 10.1039/C8EE01053F10.1039/C8EE01053F ↗
61. 10.1016/j.ensm.2018.02.02010.1016/j.ensm.2018.02.020 ↗
62. 10.1016/j.chempr.2018.12.00210.1016/j.chempr.2018.12.002 ↗
63. 10.1002/adma.20180778910.1002/adma.201807789 ↗
64. 10.1126/sciadv.aat344610.1126/sciadv.aat3446 ↗
65. 10.1155/2019/460894010.1155/2019/4608940 ↗
66. 10.1002/advs.20160044510.1002/advs.201600445 ↗
67. 10.1016/j.nanoen.2017.05.01510.1016/j.nanoen.2017.05.015 ↗
68. 10.1002/smll.20140183710.1002/smll.201401837 ↗
69. 10.1002/smll.20190352010.1002/smll.201903520 ↗
70. 10.1016/j.cclet.2017.11.03910.1016/j.cclet.2017.11.039 ↗
71. 10.1016/j.mtnano.2019.10004910.1016/j.mtnano.2019.100049 ↗
72. 10.1002/admi.20180080710.1002/admi.201800807 ↗
73. 10.1002/smll.20170437110.1002/smll.201704371 ↗
74. 10.1002/aenm.20180283310.1002/aenm.201802833 ↗
75. 10.1103/PhysRevA.42.735510.1103/PhysRevA.42.7355 ↗
76. 10.1002/adma.20150612410.1002/adma.201506124 ↗
77. 10.1021/nl504631810.1021/nl5046318 ↗
78. 10.1126/sciadv.aar441010.1126/sciadv.aar4410 ↗
79. 10.1002/smtd.20180055110.1002/smtd.201800551 ↗
80. 10.1016/j.joule.2019.02.00410.1016/j.joule.2019.02.004 ↗
81. 10.1038/s41560-019-0338-x10.1038/s41560-019-0338-x ↗
82. 10.1021/acsami.6b0975710.1021/acsami.6b09757 ↗
83. 10.1002/adma.20180121310.1002/adma.201801213 ↗
84. 10.1002/adfm.20170591710.1002/adfm.201705917 ↗
85. 10.1002/anie.20180871410.1002/anie.201808714 ↗
86. 10.1002/ange.20180871410.1002/ange.201808714 ↗
87. 10.1002/smll.20180331010.1002/smll.201803310 ↗
88. 10.1038/s41467-017-02808-210.1038/s41467-017-02808-2 ↗
89. 10.1002/aenm.20180056410.1002/aenm.201800564 ↗
90. 10.1016/j.ensm.2018.05.02510.1016/j.ensm.2018.05.025 ↗
91. 10.1038/nenergy.2017.8310.1038/nenergy.2017.83 ↗
92. 10.1002/smtd.20180035410.1002/smtd.201800354 ↗
93. 10.1002/smll.20180222610.1002/smll.201802226 ↗
94. 10.1016/j.chempr.2018.06.01710.1016/j.chempr.2018.06.017 ↗
95. 10.1016/j.ensm.2018.03.01810.1016/j.ensm.2018.03.018 ↗
96. 10.1002/adma.20180533410.1002/adma.201805334 ↗
97. 10.1016/j.ensm.2018.08.01810.1016/j.ensm.2018.08.018 ↗
98. 10.1016/j.ensm.2017.10.01610.1016/j.ensm.2017.10.016 ↗
99. 10.1039/C5RA25553H10.1039/C5RA25553H ↗
100. 10.1016/j.electacta.2018.10.11710.1016/j.electacta.2018.10.117 ↗