在充電過(guò)程中，鋰離子從正極活性物質(zhì)的晶格中脫出，通過(guò)有機(jī)電解質(zhì)和隔膜進(jìn)入到負(fù)極金屬鋰上，同時(shí)電子從外電路傳輸至負(fù)極，實(shí)現(xiàn)電荷平衡，正極處于高電位的貧鋰態(tài);放電過(guò)程則與之相反，金屬鋰轉(zhuǎn)變?yōu)殇囯x子，同時(shí)通過(guò)有機(jī)電解質(zhì)和隔膜進(jìn)入到正極活性物質(zhì)的晶格中，同時(shí)電子從外電路傳輸至正極。

但是，充電過(guò)程中，由于金屬鋰電極表面凹凸不平，電沉積速率的差異造成不均勻沉積，導(dǎo)致樹(shù)枝狀鋰晶體在負(fù)極生成。當(dāng)枝晶生長(zhǎng)到一定程度就會(huì)折斷，產(chǎn)生“死鋰”，造成鋰的不可逆，使電池充放電實(shí)際容量降低。鋰枝晶也有可能刺穿隔膜，將正極與負(fù)極連接起來(lái)，電池產(chǎn)生內(nèi)短路，短路生成大量的熱會(huì)令電池著火甚至發(fā)生爆炸。

正是由于循環(huán)過(guò)程中的“鋰枝晶”問(wèn)題，電池壽命較短、安全性能差，使得鋰金屬二次電池的研究在歷史上曾經(jīng)一度處于停滯狀態(tài)。近年來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)于高能量密度鋰二次電池的迫切需求，鋰-硫、鋰-空氣等新型鋰金屬二次電池紛紛出現(xiàn)，使得鋰金屬二次電池的研究再度成為熱點(diǎn)。