記者5日從中國科學(xué)院近代物理研究所獲悉，該所科研人員和先進能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室相關(guān)團隊合作，利用離子徑跡技術(shù)研制出一種面向無枝晶鋰金屬陽極的離子管理膜，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。相關(guān)成果日前發(fā)表在《先進能源材料》上。
在眾多鋰電池陽極材料中，鋰金屬陽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，在長期循環(huán)過程中，鋰金屬陽極鋰枝晶生長以及鋰金屬與電解液的副反應(yīng)，會造成電池性能下降并帶來嚴(yán)重的安全問題，阻礙了它進一步的商業(yè)化應(yīng)用。
近年來，科研人員一直在努力尋求解決鋰枝晶生長問題。研究發(fā)現(xiàn)，均勻的鋰離子分布可實現(xiàn)鋰金屬陽極表面鋰均勻沉積并抑制鋰枝晶生長。中國科學(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并實現(xiàn)鋰離子選擇性傳輸。
該離子管理膜憑借獨特的結(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)，同時將鋰金屬陽極表面鋰離子濃度波動降至最低，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，超過傳統(tǒng)商業(yè)隔膜2倍多；對于鋰/磷酸鐵鋰電池，該工藝可使比容量達到146毫安時每克，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）
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