लिथियमधातु एनोड्स मा अत्यधिक उच्च सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता (3860 mA·bg) अऊर सबसे कम विद्युत रासायनिक विभव (-3.040 V (बनाम SHE)) होत है, जेहिसे ओनका कईयो इलेक्ट्रोड सामग्री के बीच "पवित्र ग्रेल" इलेक्ट्रोड माना जात है। लिथियम धातु बैटरी मा लिथियम-सल्फर अऊर लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी शामिल हैं। लिथियम-सल्फर बैटरी मा लगभग 2600 W·h/kg ऊर्जा घनत्व होत है, जबकि लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी मा लगभग 3500 W·h/kg ऊर्जा घनत्व होत है, जवन क्रमशः पारंपरिक लिथियम- बैटरी से लगभग 7 अऊर 10 गुना होत है। यहिसे, लिथियम धातु बैटरी का सबसे आशाजनक ऊर्जा भंडारण प्रणालिन मा से एक अऊर अगली पीढ़ी के बैटरी प्रणालिन के लिए एक शीर्ष उम्मीदवार माना जात है, जे काफी ध्यान आकर्षित करत है। हालांकि, लिथियम डेंड्राइट समस्या के कारण, शुरुआती लिथियम धातु बैटरी केवल कुछ विशिष्ट क्षेत्रन मा लागू कीन जा सकत रहीं, अऊर ओनके व्यावसायीकरण मा देरी होइ गै है।
रिचार्जेबल लिथियम मेटल बैटरी 1970 के दशक के सुरुआत मा आविष्कार कीन गै रहीं अऊर घड़ियन, कैलकुलेटर अऊर अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणन मा व्यापक रूप से उपयोग कीन जात रहीं।
लिथियम धातु बैटरी का व्यापक रूप से बिजली के उपकरणन अऊर पोर्टेबल चिकित्सा उपकरणन मा उपयोग कीन जात है। हालांकि, लिथियम धातु मा कुछ दोषन के कारण ओनके व्यावसायीकरण मा बाधा आई है। आवर्त सारणी के समूह 1 के सदस्य के रूप मा, लिथियम परमाणुओं के सबसे बाहरी खोल मा केवल एक इलेक्ट्रॉन होत है, जेसे उ अत्यधिक रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील हो जात हैं काहे से कि उ आसानी से ई इलेक्ट्रॉन खो देत हैं। जब एक कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट के संपर्क मा आवत है, तौ लिथियम धातु अपनी सतह पर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (एसईआई) नामक एक फिल्म बनावत है। ई फिल्म कय मुख्य कार्य इलेक्ट्रोलाइट से लिथियम धातु कय अलग करब है, जेसे लिथियम कय अउर जंग न लागै। हालांकि, चार्जिंग अऊर डिस्चार्जिंग के दौरान लिथियम धातु के महत्वपूर्ण आयतन परिवर्तन के कारण, एसईआई फिल्म अक्सर फट जात है। उजागर ताजा लिथियम धातु सतह एक नया एसईआई फिल्म बनावै के लिए इलेक्ट्रोलाइट के साथ फिर से प्रतिक्रिया करत है। ई प्रक्रिया न केवल दरार के साथ लिथियम डेंड्राइट्स के विकास का बढ़ावा देत है बल्कि बैटरी के अंदर विभाजक मा भी घुस सकत है, जेहिसे शॉर्ट सर्किट होइ सकत है। जब शॉर्ट सर्किट होत है, तौ बैटरी के अंदर बहुत मात्रा मा गर्मी उत्पन्न होत है, जवन चरम मामलन मा दहन या विस्फोट का कारण बन सकत है, जेसे लिथियम धातु बैटरी के सुरक्षा प्रदर्शन अऊर विपणन क्षमता गंभीर रूप से प्रभावित होत है। यहिके अलावा, जइसे-जइसे लिथियम डेंड्राइट्स के संख्या बढ़त है, वै नकारात्मक इलेक्ट्रोड का इलेक्ट्रोलाइट के संपर्क मा आवै के अउर अवसर प्रदान करत हैं, जेहिसे साइड रिएक्शन के दर तेज होइ जात है। ई अपरिवर्तनीय प्रक्रिया इलेक्ट्रोड सामग्री अऊर इलेक्ट्रोलाइट्स का उपभोग करत हैं, जेहिसे बैटरी के ऊर्जा घनत्व अऊर कूलोम्बिक दक्षता कम होइ जात है। लंबे समय तक उपयोग के बाद, कईयो लिथियम डेंड्राइट्स नवगठित एसईआई फिल्म मा संलग्न होइ जात हैं, जे सामान्य विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं मा भाग लेवे में असमर्थ हैं; एक साथ, सब्सट्रेट के पास लिथियम डेंड्राइट्स तेजी से विघटित हो जात हैं, जेहिसे "मृत" लिथियम होत है, जेकर मतलब है कि लिथियम का ई हिस्सा विद्युत रासायनिक रूप से निष्क्रिय हो जात है, जेसे समग्र बैटरी प्रदर्शन काफी कमजोर हो जात है। पिछले 40 सालन मा, लिथियम डेंड्राइट गठन तंत्र के अनुसंधान अऊर अनुकरण मा महत्वपूर्ण प्रगति कीन गै है।
डेंड्राइट विकास का दबावै के सबसे आम रणनीतियन में से एक इलेक्ट्रोलाइट संरचना का समायोजित कइके अऊर विशिष्ट पदार्थन का जोड़ के लिथियम धातु के सतह पर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (एसईआई) परत के स्थिरता अऊर स्थिरता का बढ़ावै है। हालांकि, चूंकि लिथियम धातु कार्बनिक योजक मा ऊष्मप्रवैगिकी रूप से अस्थिर है, तरल इलेक्ट्रोलाइट वातावरण मा ओकर सतह पर एक प्रभावी निष्क्रियता परत बनावै काफी चुनौतीपूर्ण है। एसईआई परत का अनुकूलित करै के अलावा, उच्च यांत्रिक ताकत वाले बहुलक या ठोस बाधा परतन का पेश करब भी विभाजक मा डेंड्राइट पैठ का रोकै का एक प्रभावी साधन होइ सकत है। इन विधियन का उद्देश्य एसईआई परत या विभाजक के यांत्रिक गुणन मा सुधार कइके विभाजक का लिथियम डेंड्राइट क्षति का रोकै का है, लेकिन ई मौलिक रूप से डेंड्राइट गठन के समस्या का खतम नाहीं करत हैं। जबकि ई चुनौती का पूरा तरह से दूर करै मा अबहीं कुछ समय दूर है, अऊर लिथियम मेटल एनोड-आधारित बैटरी उत्पाद अबहीं तक बाजार मा व्यापक रूप से उपलब्ध नाहीं हैं, शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक रूप से कई वैचारिक लिथियम मेटल बैटरी डिजाइन प्रस्तावित किहिन हैं, जवन व्यावहारिक अनुप्रयोगन के संभावना का दर्शावत हैं। इनमा से, कैथोड सामग्री के रूप मा सल्फर का उपयोग करत लिथियम-सल्फर बैटरी अऊर कैथोड सक्रिय सामग्री के रूप मा ऑक्सीजन का उपयोग करत लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी अपने अनूठे फायदा के कारण काफी ध्यान आकर्षित किहिन हैं अऊर दुई अत्यधिक व्यावसायिक रूप से आशाजनक ऑल-सेल सिस्टम माना जात हैं। लिथियम-सल्फर बैटरी मा अत्यधिक उच्च ऊर्जा घनत्व (लगभग 2600 W·kg) होत है अऊर अगली-पीढ़ी के बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालिन के लिए आशाजनक उम्मीदवार के रूप मा व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है। जादा महत्वपूर्ण बात ई है कि तत्व सल्फर प्रकृति मा प्रचुर मात्रा मा अऊर पर्यावरण के अनुकूल है, जवन लिथियम-सल्फर बैटरी के फायदा का अउर उजागर करत है। यहिसे, हाल के वर्षन मा लिथियम-सल्फर बैटरी का दुनिया भर मा ध्यान मिला है।
लिथियम-सल्फर बैटरी के चार्जिंग अऊर डिस्चार्जिंग के दौरान उत्पन्न पॉलीसल्फाइड मध्यवर्ती इलेक्ट्रोलाइट मा घुल जात हैं अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक शटल करत हैं। यहिसे, पॉलीसल्फाइड मध्यवर्ती के उपस्थिति मा लिथियम डेंड्राइट्स का दमन अउर जटिल होइ जात है, खासकर जब सल्फर कैथोड लोडिंग अधिक होत है। पॉलीसल्फाइड एसईआई फिल्म मा घुस सकत हैं अऊर सतह परत के नीचे ताजा लिथियम धातु का जंग लगा सकत हैं, जेहिसे क्षमता हानि होत है। यहिसे, पॉलीसल्फाइड शटल का रोकब न केवल लिथियम-सल्फर बैटरी संचालन के दौरान कैथोड क्षमता में सुधार करै के लिए बल्कि एसईआई फिल्म स्थिरता अऊर एक डेंड्राइट-मुक्त नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्राप्त करै के लिए भी आवश्यक है। निरंतर प्रयासन के माध्यम से, कईयो तरीका विकसित कीन गा हैं, जेहिमा सकारात्मक सीमित डोमेन अऊर सोखना, इलेक्ट्रोलाइट संशोधन अऊर विभाजक डिजाइन शामिल हैं। हालांकि, ई विधि पॉलीसल्फाइड शटल का दबावै अऊर सल्फर कैथोड के उपयोग दर मा सुधार करै पर अधिक ध्यान केंद्रित करत हैं, लिथियम धातु एनोड मा सीधे डेंड्राइट वृद्धि का दबावे बिना। लिथियम-सल्फर बैटरी के प्रदर्शन लिथियम धातु एनोड के सुरक्षा पर निर्भर करत है। विभिन्न डेंड्राइट विकास दमन विधियन के सहक्रियात्मक प्रभाव लिथियम-सल्फर बैटरी के व्यावहारिक अनुप्रयोग का तेज कइ सकत है।
लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी एक प्रकार के बैटरी होय जवन हवा से ऑक्सीजन का सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मा उपयोग करत है; ओनका कभौ-कभौ लिथियम-एयर बैटरी कहा जात है। लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी के सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व 3500 Wh/kg तक है, जवन वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी से बहुत अधिक है। यहिसे, लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र मा एक क्रांतिकारी प्रगति बन गै अहै, जवन दुनिया भर मा ध्यान आकर्षित करत अहै अऊर अगली-पीढ़ी के ऊर्जा भंडारण प्रणालिन मा एक मजबूत दावेदार माना जात अहै।
पॉलीसल्फाइड मध्यवर्ती के समान, लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी मा सकारात्मक इलेक्ट्रोड से लिथियम धातु नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक ऑक्सीजन क्रॉस-लिंकिंग लिथियम धातु सतह के धीरे-धीरे गिरावट का कारण बन सकत है, जेकरे परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोलाइट अपघटन अऊर चार्जिंग के दौरान LiOH अऊर LiCO3 का गठन होत है। यहिसे, ऑक्सीजन क्रॉस-लिंकिंग का दबावै के लिए कईयो रणनीति विकसित कीन गै हैं। सकारात्मक इलेक्ट्रोड समस्या के अलावा, डेंड्राइट वृद्धि अऊर निष्क्रियता फिल्म के क्षति के कारण लिथियम कमी रिचार्जेबल लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी मा लिथियम धातु के उपयोग मा गंभीर बाधा डालत है। लिथियम डेंड्राइट विकास का दबावै के लिए उपरोक्त रणनीति लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी पर भी लागू होत हैं। इलेक्ट्रोलाइट योजक, विभाजक संशोधन अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड डिजाइन के माध्यम से, लिथियम बैटरी के प्रदर्शन मा काफी सुधार कीन जा सकत है।