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离子管理膜帮助锂电池解决锂枝晶生长难题
2024年08月05日 10:53:32
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：6003
锂电池作为可充电电池家族中的一员，凭借高能量密度和低维护成本的优势，成为了目前诸多领域的首选储能媒介，被广泛应用到各种产品中。但也正因如此，许多时候，锂电池本身也会成为限制产品发展的瓶颈，甚至直接影响产品的寿命。所以，针对锂电池现有技术进行突破，成为了锂电池研究中重要的一个课题。
【化工仪器网 行业百态】锂电池作为可充电电池家族中的一员，凭借高能量密度和低维护成本的优势，成为了目前诸多领域的首选储能媒介，被广泛应用到各种产品中。但也正因如此，许多时候，锂电池本身也会成为限制产品发展的瓶颈，甚至直接影响产品的寿命。所以，针对锂电池现有技术进行突破，成为了锂电池研究中重要的一个课题。
“锂枝晶”便是现阶段锂电池发展面临的一个难题。锂枝晶是锂电池在充电过程中锂离子还原时形成的树枝状金属锂，它的出现会影响锂离子电池安全性和稳定性。具体来说，锂枝晶的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定，破坏生成的固体电解质界面膜。同时，在生长过程中它还会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积，形成死锂，造成低库伦效率。此外，锂枝晶本身还可能刺穿隔膜，导致锂离子电池内部短接，造成电池的热失控，进而引发电池燃烧等危险情况。
事实上，即便到了今天，锂枝晶的生长机理在学术界还存在争论，如何控制、抑制锂枝晶的生长仍旧是一个重要且复杂的问题。而就在最近，中国科学院近代物理研究所与先进能源科学与技术广东省实验室研究人员组成的研究团队，针对这一问题，提出了新的解决方案。
据悉，相关研究团队利用离子径迹技术和表面化学修饰工艺，研制出一种面向无枝晶锂金属阳极的离子管理膜。这种离子管理膜具有垂直排列、直径均一的纳米通道。纳米通道表面带有负电荷，有助于实现锂离子的选择性传输，并减小锂离子浓度波动。同时也保证了这些通道能够作为离子分配器和锂离子导向器，有效管理锂离子的分布和传输，赋予了离子管理膜较高的离子电导率和优异的锂离子转移数。
实验结果表明，使用离子管理膜的锂/铜电池在0.5毫安每平方厘米下循环100次，库仑效率超过96%；在1毫安每平方厘米条件下，可将锂/锂电池的循环寿命延长至1200小时。
该成果，为更安全、更耐用的高性能锂金属电池开发提供了新的思路和技术手段。相信未来，随着研究的深入和技术的不断完善，这种离子管理膜还将获得进一步的发展，并逐渐被运用到民用产品中，带动锂电池及相关产业的进一步发展。
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