実質的に一致することが可能な正極活物質、負極、現在主流の高ニッケル三元NCMおよびNCA材料、シリコンカーボン負極材料の臨界出力比が300Wh / kgのを満たしてリチウムイオン電池を高めるも350Wh / kgの高エネルギー密度電池需要が、さらに400Wh / kgであっても500Wh / kg以上にリチウムイオン電池の具体的なエネルギーを強化するために、現在のシステムには、何もすることができません。現在の技術レベルから、リチウム金属アノードは非常に良いオプションがあるように思わ、それが3860mAh / gの理論比容量、電圧プラトーは、-3.04V（標準水素電極対）であり、優れた電気伝導性を有する、リチウムイオン電池の負極として好適であり、それはリチウムイオンで、試されていないされていませんバッテリーの誕生前に、世界の化学市場でのバッテリーは金属リチウム二次電池の波をオフに設定しているが、最終的にこの試みは失敗に終わった、その理由は、サイクル中に生成金属リチウム負極のリチウムデンドライトは、リチウムにつながるかもしれないということですイオン電池の短絡により重大な安全上の問題が発生する。
リチウムデンドライトの問題を解決するために、人々は、電解質の面で、多くの作業を行っている、人工SEIフィルムのほか、リチウムデンドライトの生成と成長のメカニズムは、前回の記事にもあり、研究結果の多くを、作りましたSn層は、複合構造を有する元素金属アノードで形成されている表面上に堆積されたレポートの多く。最近ZhengyuanのTuらコーネル大学アルカリ金属負極（等はLi、Na、）によって、構造は、電極のLi +こととすることができますLiデンドライトの成長を効果的に抑制した表面の急速な拡散は、金属アノードを用いた電池のサイクル寿命を大幅に改善した。
Zhengyuan TUが使用複合電極の製造は、Snの特定の金属塩を添加することにより、従来のカーボネート系電解液中で、周囲温度でイオン交換反応によりLi金属負極の表面は、堆積ターゲット金属元素を達成することができ、非常に簡単ですZhengyuan Tuは、Snがターゲット元素として使用される理由について述べると、Snがターゲット金属として選択された理由は、主に、SnがSnおよびLiに非常に速く拡散するためである。埋め込みプロセスと埋め込みプロセスとの間の電位差は、500mV未満であり、これは、Sn層を介してLi金属陽極にLiが急速に拡散するのを助長する。
Zhengyuan Tuが図から、我々は一般的なリチウムの明らかな減少がある堆積のSnとの間のLi負極の界面インピーダンスを見ることができるC、堆積錫リチウム負極（結果は図の（c）に示されている）で分析した工具の交流インピーダンス堆積2um Snの界面インピーダンス後の周りに80W / cm 2の負極との間の界面インピーダンスは約25W / cm 2で、より3倍低下に低下する。加えて、我々はまた、注目その後部のSnの堆積Li層の表面ではなく、EIS表面負極のLiとSnが追加の界面抵抗を堆積しないことを意味するアトラス追加半円、Li金属負極の表面が、データからのSnの付着を増大させる電極界面でのLi + EISインピーダンスが、Sn層なぜならなかっその表面にアルゴン下で保存した場合でも、Li金属は非常に反応性金属である主な理由は、界面でのLi +の拡散の有無を促進する成長の遅い酸化物層となる不活性層である、のLi +を妨げます界面での電荷交換と、Li層の表面上のSnの堆積は、リチウム負の表面の酸化を抑制し、界面でのLi +の拡散抵抗を減少させる。
図dは、イオン伝導性と負極リチウムと接触しているSn層の異なる厚さを有する電解質の温度との関係で、Liが図からアノード最高導電500nmの厚さのSn層、及び温度上昇と電気伝導度ことがわかりますまた、有意な増加を示した。
次の図は、Sn金属Li金属負極とターフェル式電極インタフェース発見を使用して計算されるリチウムサイクリックボルタモグラム一般的な、交換電流の負極をめっき示し、錫 - リチウム交換現在の複合電極は、7.5ミリアンペア/ cm 2とし、到達著しく高いです以前に我々の試験結果から得られるLi電極に共通金属はEISされている、Sn層の存在は、界面でのLi +拡散電極を加速、電極界面のインピーダンスを減少させます。
次の図は、画像4ミリアンペア/ cm 2の電流密度で負極とリチウム金属LiアノードのリチウムSnの通常の堆積を示し、我々は、Li-Snの負極缶（図の下半分に。）のLiの堆積中、同じ図の電極界面で非常に滑らかで、通常のリチウム負極表面に比べて何リチウムデンドライト生成は、リチウムの堆積中に非常に粗くなりません、そして、プロセスが堆積リチウムデンドライトを続け始めた。リチウム錫複合電極阻害においてテストボタンセルの結果により確認することができるリチウムデンドライト態様の増殖の役割、ZhengyuanTuリチウムコインセルからなる二つの同一のシート、充放電の繰り返し、Liが2つの負極のデンドライトの成長の特性を検証する（下図電極Cは、Li-Sn系であり、dはイチジクLi電極、3ミリアンペア/ cm 2の電流密度、3mAh / cm 2の充放電容量）であり、我々はリチウムデンドライトため50Hサイクル後の負極図の通常のLiからわかりますバッテリ電圧ディップが生じるよう500HよりリチウムSnの電池サイクル安定性は、樹状突起ピアス隔壁Liが発生していないが、電池内部短絡を引き起こし、隔壁を貫通します。
通常のLi金属負極電池ながらリチウムSN電極とNCA電極上に使用して調製したフルセルのZhengyuan Tuが、完全な細胞はまた、80％以上の300サイクル容量維持率の後、非常に優れたサイクル特性を示しました。研究の追加の短絡故障後のサイクルの何十もZhengyuanTu SnがNaは、デンドライトの成長を抑制することで優れた役割を果たし、電池の大幅のNa負極のサイクル寿命を向上させることができる負極表面に付着することを示しているため。
Sn元素は急速なLi拡散能力を有するが、充放電時の体積膨張が大きすぎるため、パーティクルダストが発生するため、適用できないという問題点がある。拡散する能力は、Liデンドライトの成長を阻害すると同時に、SnがLi金属と直接接触しているため、激しい体積膨張を伴わずに常にLiリッチ状態にあり、それによってSn電解質界面を安定化させ、SEIを低下させる。膜の破壊および再構成により、アルカリ金属に対するLi、Na負極のサイクル安定性が大幅に改善され、金属Li電池の応用のための新しい方法が開かれた。
