Литиумметалните аноди поседуваат екстремно висок теоретски специфичен капацитет (3860 mA·bg) и најмал електрохемиски потенцијал (-3,040 V (наспроти SHE)), што ги прави да се сметаат за електрода на „светиот грал“ меѓу многу електродни материјали. Литиумските метални батерии вклучуваат литиум-сулфур и литиум-кислородни батерии. Литиумовите-сулфурни батерии имаат енергетска густина од приближно 2600 W·h/kg, додека литиумските-кислородни батерии имаат густина на енергија од приближно 3500 W·h/kg, приближно 7 и 10 пати поголема од онаа од конвенционалните литиум{15}, соодветно. Затоа, батериите од литиум метал се сметаат за еден од најперспективните системи за складирање енергија и врвен кандидат за системи за батерии од следната генерација, привлекувајќи значително внимание. Сепак, поради проблемот со литиум дендрит, раните батерии од литиум метал може да се применат само во одредени специјализирани области, а нивната комерцијализација е одложена.
Литиум металните батерии што се полнат беа измислени уште во 1970-тите и беа широко користени во часовници, калкулатори и други електронски уреди.
Литиум металните батерии се широко користени во електрични апарати и преносни медицински уреди. Сепак, нивната комерцијализација е попречена од одредени дефекти во металот на литиум. Како член на групата 1 од периодниот систем, атомите на литиум имаат само еден електрон во нивната најоддалечена обвивка, што ги прави високо хемиски реактивни бидејќи лесно го губат овој електрон. Кога е во контакт со органски електролит, литиум метал формира филм наречен интерфејс на цврст електролит (SEI) на неговата површина. Главната функција на овој филм е да го изолира литиумскиот метал од електролитот, спречувајќи понатамошна корозија на литиумот. Сепак, поради значителната промена на волуменот на литиум металот за време на полнењето и празнењето, SEI филмот често пука. Откриената свежа метална површина на литиум повторно реагира со електролитот за да формира нов SEI филм. Овој процес не само што го промовира растот на литиумските дендрити долж пукнатините, туку може и да навлезе во сепараторот во внатрешноста на батеријата, предизвикувајќи краток спој. Кога ќе се појави краток спој, во батеријата се создава голема количина на топлина, што во екстремни случаи може да доведе до согорување или експлозија, што сериозно влијае на безбедносните перформанси и пазарната продажба на литиум металните батерии. Понатаму, како што се зголемува бројот на литиумски дендрити, тие обезбедуваат повеќе можности за негативната електрода да дојде во контакт со електролитот, а со тоа ја забрзува брзината на несаканите реакции. Овие неповратни процеси трошат материјали од електрода и електролити, намалувајќи ја енергетската густина на батеријата и кулумбиската ефикасност. По долготрајна употреба, многу литиумски дендрити се обвиткуваат во новоформираниот SEI филм, неспособни да учествуваат во нормалните електрохемиски реакции; истовремено, литиумските дендрити во близина на подлогата брзо се распаѓаат, предизвикувајќи „мртов“ литиум, што значи дека овој дел од литиумот станува електрохемиски неактивен, што значително ги ослабува вкупните перформанси на батеријата. Во текот на изминатите 40 години, постигнат е значителен напредок во истражувањето и симулацијата на механизмите за формирање на литиум дендрит.
Една од најчестите стратегии за сузбивање на растот на дендритите е да се подобри стабилноста и конзистентноста на слојот на цврстиот електролит интерфејс (SEI) на површината на литиум метал со прилагодување на составот на електролитот и додавање специфични супстанции. Меѓутоа, бидејќи металот литиум е термодинамички нестабилен кај органските адитиви, формирањето на ефективен слој за пасивација на неговата површина во средина со течен електролит е доста предизвикувачки. Покрај оптимизирањето на слојот SEI, воведувањето полимери или цврсти бариерни слоеви со висока механичка цврстина може да биде и ефикасно средство за спречување на пенетрација на дендритот во сепараторот. Овие методи имаат за цел да го спречат оштетувањето на сепараторот од литиум дендрит преку подобрување на механичките својства на слојот SEI или на самиот сепаратор, но тие не го елиминираат суштински проблемот со формирањето на дендрит. Додека целосно надминување на овој предизвик е сè уште некое време, а производите за батерии базирани на литиум метал-се уште не се широко достапни на пазарот, истражувачите теоретски предложија неколку концептуални дизајни на литиум метални батерии, демонстрирајќи го потенцијалот за практична примена. Меѓу нив, литиум-сулфурните батерии кои користат сулфур како катоден материјал и литиум-кислородните батерии кои користат кислород како катоден активен материјал привлекоа значително внимание поради нивните уникатни предности и се сметаат за два многу комерцијално ветувачки сите-клеточни системи. Литиум{10}}сулфурните батерии поседуваат исклучително висока енергетска густина (приближно 2600 W·kg) и се широко признати како перспективни кандидати за системи за складирање енергија од батерии од следната-генерација. Уште поважно, елементарниот сулфур е изобилен во природата и е еколошки, што дополнително ги истакнува предностите на литиум{14}}сулфурните батерии. Затоа, батериите со литиум{16}}сулфур добија светско внимание во последниве години.
Полисулфидните посредници генерирани за време на полнење и празнење на литиум-сулфурните батерии се раствораат во електролитот и се префрлаат до негативната електрода. Затоа, сузбивањето на литиумските дендрити станува посложено во присуство на полисулфидни посредници, особено кога оптоварувањето на сулфурната катода е големо. Полисулфидите можат да навлезат во SEI филмот и да го кородираат свежиот литиум метал под површинскиот слој, што доведува до губење на капацитетот. Затоа, спречувањето на полисулфидниот шатл е неопходно не само за подобрување на капацитетот на катодата за време на работата на батериите со литиум-сулфур, туку и за стабилноста на SEI филмот и за добивање на негативна електрода без дендрит-. Преку континуирани напори, развиени се многу методи, вклучувајќи позитивен ограничувачки домен и адсорпција, модификација на електролити и дизајн на сепаратор. Сепак, овие методи се чини дека повеќе се фокусираат на потиснување на полисулфидниот шатл и подобрување на стапката на искористување на сулфурната катода, без директно потиснување на растот на дендритите во литиум металната анода. Работата на литиум-сулфурните батерии зависи од заштитата на литиум металната анода. Синергетскиот ефект на различните методи за сузбивање на растот на дендритите може да ја забрза практичната примена на литиум-сулфурните батерии.
Литиум-кислородните батерии се тип на батерија што користи кислород од воздухот како позитивна електрода; тие понекогаш се нарекуваат литиум-воздушни батерии. Теоретската енергетска густина на литиум-кислородните батерии е дури 3500 Wh/kg, што е далеку поголема од онаа на комерцијалните литиум-јонски батерии. Затоа, литиумските-кислородни батерии станаа револуционерен напредок во областа на складирање енергија, привлекувајќи го светското внимание и се сметаат за силен конкурент во следната-генерација системи за складирање енергија.
Слично на полисулфидните посредници, кислородното вкрстено-поврзување од позитивната електрода до литиум металната негативна електрода во литиумските-кислородни батерии може да доведе до постепено разградување на површината на литиум металот, што резултира со распаѓање на електролитот и формирање на LiOH и LiCO3 за време на полнењето. Затоа, развиени се неколку стратегии за да се потисне кислородното вкрстено-поврзување. Покрај проблемот со позитивните електроди, осиромашувањето на литиумот предизвикано од растот на дендритите и оштетувањето на филмот за пасивација сериозно ја попречува употребата на литиум метал во литиум-кислородни батерии што се полнат. Горенаведените стратегии за потиснување на растот на литиум дендрит се применливи и за литиум-кислородни батерии. Преку адитиви на електролит, модификација на сепараторот и дизајн на негативни електроди, перформансите на литиумските батерии може значително да се подобрат.