Lítiumkovové anódy majú extrémne vysokú teoretickú špecifickú kapacitu (3860 mA·bg) a najnižší elektrochemický potenciál (-3,040 V (vs. SHE)), vďaka čomu sú považované za elektródu „svätého grálu“ medzi mnohými elektródovými materiálmi. Lítiové kovové batérie zahŕňajú lítium-sírové a lítium{7}}kyslíkové batérie. Lítium-sírové batérie majú hustotu energie približne 2 600 W·h/kg, zatiaľ čo lítium-kyslíkové batérie majú hustotu energie približne 3 500 W·h/kg, čo je približne 7-krát a 10-krát viac ako bežné lítium-iónové batérie. Lítiové kovové batérie sa preto považujú za jeden z najsľubnejších systémov na uchovávanie energie a za hlavného kandidáta na batériové systémy novej generácie, ktorý priťahuje značnú pozornosť. Avšak kvôli problémom s lítiovým dendritom sa skoré lítiové kovové batérie mohli použiť iba v určitých špecializovaných oblastiach a ich komercializácia sa oneskorila.
Dobíjacie lítiové kovové batérie boli vynájdené už v 70-tych rokoch minulého storočia a boli široko používané v hodinkách, kalkulačkách a iných elektronických zariadeniach.
Lítiové kovové batérie sú široko používané v elektrických spotrebičoch a prenosných zdravotníckych zariadeniach. Ich komercializáciu však brzdili určité defekty kovového lítia. Ako člen skupiny 1 periodickej tabuľky majú atómy lítia iba jeden elektrón vo svojom najvonkajšom obale, čo ich robí vysoko chemicky reaktívnymi, pretože tento elektrón ľahko strácajú. Pri kontakte s organickým elektrolytom tvorí lítium na svojom povrchu film nazývaný rozhranie pevného elektrolytu (SEI). Hlavnou funkciou tohto filmu je izolácia kovového lítia od elektrolytu, čím sa zabráni ďalšej korózii lítia. V dôsledku výraznej zmeny objemu kovového lítia počas nabíjania a vybíjania však film SEI často praskne. Odkrytý čerstvý povrch lítiového kovu opäť reaguje s elektrolytom a vytvára nový film SEI. Tento proces nielenže podporuje rast dendritov lítia pozdĺž trhlín, ale môže tiež preniknúť do separátora vo vnútri batérie a spôsobiť skrat. Keď dôjde ku skratu, vo vnútri batérie sa vytvorí veľké množstvo tepla, ktoré môže v extrémnych prípadoch viesť k horeniu alebo výbuchu, čo vážne ovplyvní bezpečnosť a predajnosť lítiových kovových batérií. Okrem toho, keď sa počet dendritov lítia zvyšuje, poskytujú zápornej elektróde viac príležitostí na kontakt s elektrolytom, čím sa zrýchľuje rýchlosť vedľajších reakcií. Tieto nevratné procesy spotrebúvajú materiály elektród a elektrolyty, čím sa znižuje hustota energie batérie a coulombická účinnosť. Po dlhšom používaní sa mnoho lítnych dendritov zabalí do novovytvoreného filmu SEI a nie je schopné zúčastniť sa normálnych elektrochemických reakcií; súčasne sa lítiové dendrity v blízkosti substrátu rýchlo rozkladajú, čo spôsobuje „mŕtve“ lítium, čo znamená, že táto časť lítia sa stáva elektrochemicky neaktívnou, čo výrazne oslabuje celkový výkon batérie. Za posledných 40 rokov sa dosiahol významný pokrok vo výskume a simulácii mechanizmov tvorby lítneho dendritu.
Jednou z najbežnejších stratégií na potlačenie rastu dendritov je zvýšenie stability a konzistencie vrstvy rozhrania pevného elektrolytu (SEI) na povrchu lítneho kovu úpravou zloženia elektrolytu a pridaním špecifických látok. Keďže je však kov lítia v organických prísadách termodynamicky nestabilný, vytvorenie účinnej pasivačnej vrstvy na jeho povrchu v prostredí kvapalného elektrolytu je pomerne náročné. Okrem optimalizácie vrstvy SEI môže byť účinným prostriedkom na zabránenie prenikaniu dendritov do separátora aj zavedenie polymérov alebo pevných bariérových vrstiev s vysokou mechanickou pevnosťou. Tieto metódy majú za cieľ zabrániť poškodeniu separátora lítiovým dendritom zlepšením mechanických vlastností vrstvy SEI alebo samotného separátora, ale zásadne neodstraňujú problém tvorby dendritov. Zatiaľ čo úplné prekonanie tejto výzvy je ešte nejaký čas vzdialené a batérie s lítiovou kovovou anódou- ešte nie sú na trhu bežne dostupné, výskumníci teoreticky navrhli niekoľko koncepčných návrhov lítiových kovových batérií, ktoré demonštrujú potenciál pre praktické aplikácie. Spomedzi týchto batérií lítiové-sírové batérie využívajúce síru ako materiál katódy a lítium-kyslíkové batérie využívajúce kyslík ako aktívny materiál katódy pritiahli značnú pozornosť vďaka svojim jedinečným výhodám a považujú sa za dva vysoko komerčne sľubné celočlánkové systémy. Lítiové-sírové batérie majú extrémne vysokú hustotu energie (približne 2 600 W·kg) a sú všeobecne uznávané ako sľubní kandidáti na{12}}batériové systémy skladovania energie ďalšej generácie. Ešte dôležitejšie je, že elementárna síra je v prírode bohatá a je šetrná k životnému prostrediu, čo ešte viac zdôrazňuje výhody lítium-sírnych batérií. Preto si lítium{16}}sírové batérie v posledných rokoch získali celosvetovú pozornosť.
Polysulfidové medziprodukty vznikajúce počas nabíjania a vybíjania lítium-sírových batérií sa rozpúšťajú v elektrolyte a presúvajú sa na zápornú elektródu. Preto sa potláčanie dendritov lítia stáva zložitejším v prítomnosti polysulfidových medziproduktov, najmä ak je zaťaženie katódy sírou vysoké. Polysulfidy môžu preniknúť cez film SEI a korodovať čerstvý lítny kov pod povrchovou vrstvou, čo vedie k strate kapacity. Zabránenie prenosu polysulfidov je preto nevyhnutné nielen na zlepšenie katódovej kapacity počas prevádzky lítium-sírovej batérie, ale aj na stabilitu filmu SEI a získanie zápornej elektródy bez dendritov. Vďaka nepretržitému úsiliu bolo vyvinutých mnoho metód, vrátane pozitívne obmedzujúcej domény a adsorpcie, modifikácie elektrolytu a konštrukcie separátora. Zdá sa však, že tieto metódy sa zameriavajú viac na potlačenie polysulfidovej kyvadlovej dopravy a zlepšenie miery využitia sírovej katódy bez priameho potlačenia rastu dendritu v anóde lítiového kovu. Výkon lítium-sírových batérií závisí od ochrany lítiovej kovovej anódy. Synergický účinok rôznych metód potlačenia rastu dendritov môže urýchliť praktické použitie lítium-sírových batérií.
Lítiové-kyslíkové batérie sú typom batérií, ktoré ako kladnú elektródu využívajú kyslík zo vzduchu. niekedy sa im hovorí lítiové-vzduchové batérie. Teoretická hustota energie lítium-kyslíkových batérií je až 3 500 Wh/kg, čo ďaleko prevyšuje hustotu komerčných lítium{5}}iónových batérií. Lítiové-kyslíkové batérie sa preto stali revolučným pokrokom v oblasti skladovania energie, priťahujú celosvetovú pozornosť a považujú sa za silného konkurenta v systémoch skladovania energie ďalšej-generácie.
Podobne ako pri polysulfidových medziproduktoch, kyslíkové krížové-prepojenie z kladnej elektródy na lítiovú kovovú zápornú elektródu v lítiových-kyslíkových batériách môže viesť k postupnej degradácii kovového lítiového povrchu, čo vedie k rozkladu elektrolytu a tvorbe LiOH a LiCO3 počas nabíjania. Preto bolo vyvinutých niekoľko stratégií na potlačenie-sieťovania kyslíka. Okrem problému s pozitívnou elektródou, vyčerpanie lítia spôsobené rastom dendritov a poškodením pasivačného filmu vážne bráni použitiu kovového lítia v dobíjateľných lítium-kyslíkových batériách. Vyššie uvedené stratégie na potlačenie rastu lítneho dendritu sú použiteľné aj pre lítium-kyslíkové batérie. Prostredníctvom prísad do elektrolytu, modifikácie separátora a konštrukcie zápornej elektródy možno výrazne zlepšiť výkon lítiových batérií.