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我科學(xué)家研制出離子管理膜
2024/08/06 15:43 來(lái)源：光明日?qǐng)?bào) 閱讀：1.1萬(wàn)
8月5日從中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所獲悉,，該所科研人員和先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室相關(guān)團(tuán)隊(duì)合作,，利用離子徑跡技術(shù)研制出一種面向無(wú)枝晶鋰金屬陽(yáng)極的離子管理膜，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,。相關(guān)成果日前發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上,。
在眾多鋰電池陽(yáng)極材料中,，鋰金屬陽(yáng)極因其具有最高的理論比容量和低電化學(xué)電位而受到持續(xù)關(guān)注,。然而，在長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中,，鋰金屬陽(yáng)極鋰枝晶生長(zhǎng)以及鋰金屬與電解液的副反應(yīng),，會(huì)造成電池性能下降并帶來(lái)嚴(yán)重的安全問(wèn)題，阻礙了它進(jìn)一步的商業(yè)化應(yīng)用,。
近年來(lái),，科研人員一直在努力尋求解決鋰枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn),，均勻的鋰離子分布可實(shí)現(xiàn)鋰金屬陽(yáng)極表面鋰均勻沉積并抑制鋰枝晶生長(zhǎng),。中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研人員基于蘭州重離子研究裝置（HIRFL），利用離子徑跡技術(shù)和表面化學(xué)修飾工藝研制出一種可有效“管理”離子分布和傳輸特性的電池隔膜——離子管理膜,。該離子管理膜具有垂直排列,、直徑均一、荷負(fù)電性的納米通道,，可作為離子分配器和“鋰離子導(dǎo)向器”,，減小鋰離子濃度波動(dòng)并實(shí)現(xiàn)鋰離子選擇性傳輸。
該離子管理膜憑借獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性,，具有較高的離子電導(dǎo)率和優(yōu)異的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù),，同時(shí)將鋰金屬陽(yáng)極表面鋰離子濃度波動(dòng)降至最低，使用該隔膜表現(xiàn)出優(yōu)異的抑制鋰枝晶的性能。鋰/鋰電池應(yīng)用該隔膜后,，在1毫安每平方厘米條件下,，可穩(wěn)定循環(huán)1200小時(shí)，超過(guò)傳統(tǒng)商業(yè)隔膜2倍多,；對(duì)于鋰/磷酸鐵鋰電池，該工藝可使比容量達(dá)到146毫安時(shí)每克,，并在1000次循環(huán)后保持79.84%的容量,，顯著高于傳統(tǒng)多孔隔膜，即現(xiàn)有商業(yè)隔膜的水平,。（記者 王冰雅 尚杰）