综述：从锂金属负极中非活性锂的形成到再活化

这篇综述全面探讨了锂金属电池（LMBs）中非活性锂（inactive Li）的形成机制与再活化策略，重点分析了锂成核、高表面积锂生长、固态电解质界面（SEI）演化的关键影响因素，并系统评述了核磁共振（NMR）、滴定气相色谱（TGC）等先进表征技术，以及氧化还原介体（redox mediators）和电化学调控等再生技术对提升电池库仑效率（CE>99%）和循环稳定性的作用。

　　

锂金属电池（LMBs）因其超高理论比容量（3860 mAh g^?1）和最低氧化还原电位（-3.04 V vs. SHE），被视为下一代高能量密度储能系统的理想选择。然而，非活性锂的积累导致容量衰减和安全隐患，成为制约其商业化应用的关键瓶颈。本文将从形成机制、量化分析和再生策略三个维度，系统解析这一挑战的破解之道。

高表面积锂生长的动力学密码

锂沉积的初始成核阶段受电流密度、温度和电解质配方的协同调控。经典成核理论揭示，临界晶核尺寸r_c与过电位η呈反比关系（公式2），当电流密度从0.1提升至10 mA cm^?2时，锂晶粒尺寸减小40%而密度增加5倍。冷冻电镜研究显示，60°C下形成的多层SEI含结晶Li₂O外层（厚度≈35 nm），比20°C时非晶态SEI（≈20 nm）具有更优异的机械稳定性。

应力场与形貌演变的博弈

Monroe-Newman模型指出，表面曲率引起的化学势梯度会加速突起部位生长。当施加800 kPa堆叠压力时，锂沉积孔隙率降低62%，而压力低于100 kPa则导致苔藓状锂形成。同步辐射X射线断层扫描（XCT）证实，硬币电池边缘区域因压力不均产生3倍于中心的枝晶密度，而软包电池中均匀压力分布使循环寿命延长200%。

非活性锂的精准量化革命

滴定气相色谱（TGC）与质谱联用技术（MST）的联用，实现了对LiH和金属锂的区分检测。在氟化电解液中，Li₂O占SEI组分的80.8%，而常规碳酸酯电解液仅含26.4%。固体核磁共振（⁷Li NMR）通过奈特位移（Knight shift）可区分体相锂（δ≈260 ppm）与枝晶锂（δ≈290 ppm），原位测试显示阳极自由电池中非活性锂每周期的复活率可达12.5 μmol。

氧化还原介体的分子魔术

碘基氧化还原对（I^?/I₃^?）通过"氧穿梭"机制，将死锂中的Li₂O转化为LiI和LiIO₃。当嵌入SrI₂的集流体时，NCM532软包电池容量衰减率降至0.09%/周期。TEMPO介体则通过可逆氧化（TEMPO⁺）溶解锂碎片，在1C循环下使CE提升至99.7%。

未来突破将聚焦于多尺度模拟指导的SEI设计，以及自适应电池管理系统（BMS）与再生策略的智能耦合。特别是在-20°C低温或4C快充等极端条件下，如何平衡锂沉积动力学与界面稳定性，仍是实现500 Wh kg^?1实用化目标的关键科学难题。