為了滿足可充電電池的能量密度要求，大量研究集中于高比容量電池體系，例如：硅、錫、鋰金屬、鋰硫電池等。鋰金屬由于其高的理論容量、低電化學電位是非常有前景的負極材料。

然而，由于其安全性和效率的原因，其很難應用于商業化的鋰離子電池中。在鋰金屬反復地沉積和溶解過程中，負極的表面不可防止地會發生鋰枝晶的生長，從而刺穿隔膜引起電池的內短路。鋰枝晶和電解液界面高的比表面積會促進SEI膜的不斷形成，導致內阻新增引起庫倫效率的快速降低。

近日，CuiYi課題組開發一種新穎利用納米限域用途來控制鋰枝晶的方法，其可以控制鋰離子均勻地沉積、成核和生長。如圖所示，通過包覆一層具有垂直陣列的納米孔道聚合物，可以控制鋰均勻地沉積。這種高縱橫比的納米通道可以把負極分割成小的區域，鋰離子可以沿著其垂直方向而非水平方向生長。這樣可以控制鋰離子在每個通道上相對均勻地沉積、成核及生長，不會引起個別超長的枝晶生長。

同時由于其固定的孔結構，可以有效地控制鋰沉積時所引起的體積膨脹。此外，多孔的聚合物膜可以和集流體緊密地接觸，防止沉積的鋰金屬的脫落。

除此之外，研究者提出還要更多的研究致力于高電流密度和商業化的面容量下鋰金屬負極的穩定循環，例如鋰空氣電池、鋰硫電池等下一代動力鋰電池。這種納米尺寸垂直孔道的包覆方式可以較易地放大生產，為進一步的商業化應用奠定了基礎。

該成果最近刊登在知名刊物J.Am.Chem.Soc.上(DOI::10.1021/jacs.6b08730)。