9月13日消息，使用傳統(tǒng)商業(yè)隔膜的鋰電池循環(huán)一定次數(shù)后，在鋰金屬陽極表面會出現(xiàn)大量“菜花狀”的鋰枝晶。
鋰枝晶是鋰金屬電池中常見的問題，它們不僅會導(dǎo)致電池短路，還會加速電池的老化過程。
近日，中國科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心科研團隊與合作者開發(fā)了一種基于離子徑跡技術(shù)的多功能電池隔膜——離子管理膜（IMM）。
離子管理膜（右側(cè)）和傳統(tǒng)多孔隔膜（左側(cè)）的離子傳輸特性和陽極表面鋰沉積行為示意圖
在面向離子管理膜（IMM）的陽極表面上，實現(xiàn)了更為致密和均勻的鋰沉積，無明顯的鋰枝晶生長情況。
原來，傳統(tǒng)多孔隔膜（PPS）的孔道結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出孔徑和孔長均不一致的特征，因此隔膜孔道下方會形成不均勻的鋰離子濃度分布。
而這種離子管理膜具備豎直排列、孔徑均一的荷電負性納米孔道，呈現(xiàn)出均一的鋰離子濃度分布。
簡單來說，就是讓鋰離子在電池里更順暢、更高效地旅行，從而讓電池性能變得更好，充電更快，壽命更長。
離子管理膜助力實現(xiàn)無枝晶生長的鋰金屬陽極
中科院表示，在特定條件下，這種離子管理膜可將鋰電池的循環(huán)壽命延長至1200小時。對于Li/LiFePO4電池，該工藝可在1000次循環(huán)后保持79.84%的容量。
這項研究工作為多功能電池隔膜的設(shè)計和研制，以及解決高性能鋰金屬電池的安全性問題提供了新的思路。
論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202401377
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