Litiymetall anodlar juda yuqori nazariy o'ziga xos sig'imga (3860 mA·bg) va eng past elektrokimyoviy potentsialga (-3,040 V (SHEga nisbatan)) ega bo'lib, ularni ko'plab elektrod materiallari orasida "muqaddas gray" elektrod deb hisoblaydi. Lityum metall batareyalarga lityum-oltingugurt va litiy{7}}kislorodli batareyalar kiradi. Lityum{9}}oltingugurtli akkumulyatorlarning energiya zichligi taxminan 2600 Vt/soat/kg, litiy{13}}kislorodli akkumulyatorlarning energiya zichligi esa taxminan 3500 Vt/soat/kg, ya'ni an'anaviy lityum batareyalardan taxminan 7 va 10 baravar ko'p. Shu sababli, lityum metall batareyalar eng istiqbolli energiya saqlash tizimlaridan biri hisoblanadi va yangi avlod akkumulyator tizimlari uchun eng yaxshi nomzod bo'lib, katta e'tiborni tortadi. Biroq, lityum dendrit muammosi tufayli, erta lityum metall batareyalar faqat ma'lum ixtisoslashgan sohalarda qo'llanilishi mumkin edi va ularni tijoratlashtirish kechiktirildi.
Zaryadlanuvchi lityum metall batareyalar 1970-yillarda ixtiro qilingan va soatlar, kalkulyatorlar va boshqa elektron qurilmalarda keng qo'llanilgan.
Lityum metall batareyalar elektr jihozlari va portativ tibbiy asboblarda keng qo'llaniladi. Biroq, ularning tijoratlashuviga lityum metallidagi ma'lum nuqsonlar to'sqinlik qildi. Davriy jadvalning 1-guruh a'zosi sifatida lityum atomlari o'zlarining eng tashqi qobig'ida faqat bitta elektronga ega bo'lib, ular bu elektronni tezda yo'qotib qo'yganligi sababli ularni kimyoviy jihatdan yuqori reaktiv qiladi. Organik elektrolitlar bilan aloqa qilganda, lityum metall uning yuzasida qattiq elektrolitlar interfeysi (SEI) deb ataladigan plyonka hosil qiladi. Ushbu plyonkaning asosiy vazifasi lityum metallni elektrolitdan ajratish, lityumning keyingi korroziyasini oldini olishdir. Biroq, zaryadlash va tushirish vaqtida lityum metallning sezilarli hajmdagi o'zgarishi tufayli SEI plyonkasi tez-tez yorilib ketadi. Ochiq yangi lityum metall yuzasi yangi SEI plyonka hosil qilish uchun elektrolitlar bilan yana reaksiyaga kirishadi. Bu jarayon nafaqat yoriqlar bo'ylab lityum dendritlarning o'sishiga yordam beradi, balki batareya ichidagi ajratgichga kirib, qisqa tutashuvga olib kelishi mumkin. Qisqa tutashuv sodir bo'lganda, batareyaning ichida katta miqdorda issiqlik hosil bo'ladi, bu o'ta og'ir holatlarda yonish yoki portlashga olib kelishi mumkin, bu esa lityum metall batareyalarning xavfsizligi va sotilishiga jiddiy ta'sir qiladi. Bundan tashqari, litiy dendritlari soni ortib borishi bilan ular salbiy elektrodning elektrolitlar bilan aloqa qilishiga ko'proq imkoniyat yaratadi va shu bilan yon reaktsiyalar tezligini tezlashtiradi. Bu qaytarilmas jarayonlar elektrod materiallari va elektrolitlarni iste'mol qiladi, batareyaning energiya zichligi va kulon samaradorligini pasaytiradi. Uzoq muddatli foydalanishdan so'ng, ko'plab lityum dendritlar yangi hosil bo'lgan SEI plyonkasi bilan qoplangan bo'lib, oddiy elektrokimyoviy reaktsiyalarda ishtirok eta olmaydi; bir vaqtning o'zida substrat yaqinidagi lityum dendritlar tez parchalanib, "o'lik" lityumga olib keladi, ya'ni lityumning bu qismi elektrokimyoviy faol bo'lmaydi, bu esa batareyaning umumiy ish faoliyatini sezilarli darajada zaiflashtiradi. O'tgan 40 yil ichida lityum dendrit hosil bo'lish mexanizmlarini tadqiq qilish va simulyatsiya qilishda sezilarli yutuqlarga erishildi.
Dendrit o'sishini bostirishning eng keng tarqalgan strategiyalaridan biri elektrolitlar tarkibini sozlash va maxsus moddalarni qo'shish orqali lityum metall yuzasida qattiq elektrolitlar interfeysi (SEI) qatlamining barqarorligi va mustahkamligini oshirishdir. Biroq, lityum metall organik qo'shimchalarda termodinamik jihatdan beqaror bo'lganligi sababli, suyuq elektrolitlar muhitida uning yuzasida samarali passivatsiya qatlamini hosil qilish juda qiyin. SEI qatlamini optimallashtirishdan tashqari, yuqori mexanik kuchga ega bo'lgan polimerlarni yoki qattiq to'siq qatlamlarini kiritish ham dendritning separatorga kirib borishini oldini olishning samarali vositasi bo'lishi mumkin. Ushbu usullar SEI qatlamining mexanik xususiyatlarini yoki separatorning o'zini yaxshilash orqali separatorga lityum dendrit shikastlanishining oldini olishga qaratilgan, ammo ular dendrit hosil bo'lishi muammosini tubdan bartaraf etmaydi. Ushbu qiyinchilikni to'liq yengib o'tishga hali biroz vaqt bor va lityum-metall anod{4}}asosidagi akkumulyator mahsulotlari hali bozorda keng tarqalmagan bo'lsa-da, tadqiqotchilar nazariy jihatdan amaliy qo'llash imkoniyatlarini ko'rsatuvchi bir nechta kontseptual lityum metall batareya dizaynlarini taklif qilishdi. Bular orasida katod materiali sifatida oltingugurtdan foydalanadigan lityum{6}}oltingugurtli akkumulyatorlar va katod faol material sifatida kisloroddan foydalanadigan lityum{7}}kislorodli akkumulyatorlar o'zining noyob afzalliklari tufayli katta e'tiborni tortdi va ikkita yuqori tijoriy istiqbolli barcha hujayra tizimlari hisoblanadi. Lityum{10}oltingugurtli akkumulyatorlar juda yuqori energiya zichligiga ega (taxminan 2600 Vt·kg) va keyingi avlod batareya quvvatini saqlash tizimlari uchun istiqbolli nomzodlar sifatida keng tan olingan. Eng muhimi, elementar oltingugurt tabiatda juda ko‘p va ekologik jihatdan xavfsiz bo‘lib, litiy{14}}oltingugurt batareyalarining afzalliklarini yana bir bor ta’kidlaydi. Shu sababli, so'nggi yillarda lityum{16}}oltingugurtli batareyalarga butun dunyo e'tibor qaratilmoqda.
Litiy{0}}oltingugurt akkumulyatorlarini zaryadlash va tushirish jarayonida hosil boʻlgan polisulfid oraliq moddalar elektrolitda eriydi va manfiy elektrodga oʻtadi. Shuning uchun litiy dendritlarini bostirish polisulfidli oraliq mahsulotlar ishtirokida, ayniqsa, oltingugurt katodi yuqori boʻlganida murakkablashadi. Polisulfidlar SEI plyonkasiga kirib, sirt qatlami ostidagi yangi lityum metallni korroziyaga olib kelishi mumkin, bu esa quvvatni yo'qotishiga olib keladi. Shuning uchun, polisulfid tashilishining oldini olish nafaqat litiy{4}}oltingugurt batareyasi ishlashi vaqtida katod sig'imini yaxshilash, balki SEI plyonkasi barqarorligi va dendrit-bo'sh salbiy elektrodni olish uchun ham zarur. Uzluksiz sa'y-harakatlar natijasida ko'plab usullar ishlab chiqildi, jumladan ijobiy cheklovchi domen va adsorbsiya, elektrolitlarni o'zgartirish va ajratuvchi dizayn. Biroq, bu usullar lityum metall anodidagi dendrit o'sishini to'g'ridan-to'g'ri bostirmasdan, polisulfid tashuvchisini bostirish va oltingugurt katodidan foydalanish tezligini yaxshilashga ko'proq e'tibor qaratganga o'xshaydi. Lityum-oltingugurtli batareyalarning ishlashi lityum metall anodning himoyasiga bog'liq. Dendrit o'sishini bostirishning turli usullarining sinergik ta'siri lityum{11}}oltingugurt batareyalarining amaliy qo'llanilishini tezlashtirishi mumkin.
Litiy{0}}kislorodli batareyalar havodagi kislorodni musbat elektrod sifatida ishlatadigan batareya turidir; ular ba'zan lityum{1}}havo batareyalari deb ataladi. Lityum{3}}kislorodli batareyalarning nazariy energiya zichligi 3500 Vt/kg ni tashkil qiladi, bu tijorat lityum{5}}ion batareyalaridan ancha yuqori. Shu sababli, lityum{7}}kislorodli batareyalar energiyani saqlash sohasida inqilobiy yutuq bo'lib, butun dunyo e'tiborini tortdi va keyingi avlod energiya saqlash tizimlarida kuchli raqib hisoblanmoqda.
Polisulfid oraliq mahsulotlarga o'xshab, lityum batareyalardagi kislorodning musbat elektroddan lityum metall-manfiy elektrodga o'zaro bog'lanishi- lityum metall yuzasining asta-sekin buzilishiga olib keladi, natijada elektrolitlar parchalanadi va zaryadlash vaqtida LiOH va LiCO3 hosil bo'ladi. Shuning uchun kislorodning oʻzaro bogʻlanishini bostirish uchun-bir qancha strategiyalar ishlab chiqilgan. Ijobiy elektrod muammosidan tashqari, dendritning o'sishi va passivatsiya plyonkasining shikastlanishi natijasida lityumning kamayishi qayta zaryadlanuvchi lityum{6}}kislorodli batareyalarda lityum metalldan foydalanishga jiddiy to'sqinlik qiladi. Litiy dendrit o'sishini bostirish uchun yuqorida aytib o'tilgan strategiyalar lityum{8}}kislorodli batareyalarga ham tegishli. Elektrolitlar qo'shimchalari, separator modifikatsiyasi va salbiy elektrod dizayni orqali lityum batareyalarning ishlashi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.