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(yáng)極表面會(huì)出現(xiàn)大量“菜花狀”的鋰枝晶。
鋰枝晶是鋰金屬電池中常見(jiàn)的問(wèn)題，它們不僅會(huì)導(dǎo)致電池短路，還會(huì)加速電池的老化過(guò)程。
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心科研團(tuán)隊(duì)與合作者開(kāi)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(yáng)極表面鋰沉積行為示意圖
在面向離子管理膜（IMM）的陽(yáng)極表面上，實(shí)現(xiàn)了更為致密和均勻的鋰沉積，無(wú)明顯的鋰枝晶生長(zhǎng)情況。
原來(lái)，傳統(tǒng)多孔隔膜（PPS）的孔道結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出孔徑和孔長(zhǎng)均不一致的特征，因此隔膜孔道下方會(huì)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(fù)性納米孔道，呈現(xiàn)出均一的鋰離子濃度分布。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)。
離子管理膜助力實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶生長(zhǎng)的鋰金屬陽(yáng)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(zhǎng)至1200小時(shí)。對(duì)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(xiàng)研究工作為多功能電池隔膜的設(shè)計(jì)和研制，以及解決高性能鋰金屬電池的安全性問(wèn)題提供了新的思路。
論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202401377
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