中科院研發全新隔膜鋰電池內部不再“長刺”
使用傳統商業隔板的鋰電池循環一定次數後，在鋰金屬陽極表面會出現大量「菜花狀」的鋰枝晶。鋰枝晶是鋰金屬電池中常見的問題，它們不僅會導致電池短路，還會加速電池的老化過程。
近日，中國科學院近代物理研究所材料研究中心科研團隊與合作者開發了一種基於離子徑跡技術的多功能電池隔膜－離子管理膜（IMM）。
離子管理膜（右側）和傳統多孔隔膜（左側）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，實現了更為緻密和均勻的鋰沉積，無明顯的鋰枝晶生長情況。
原來，傳統多孔隔膜（PPS）的孔道結構呈現孔徑和孔長均不一致的特徵，因此隔膜孔道下方會形成不均勻的鋰離子濃度分佈。
而這種離子管理膜具備垂直排列、孔徑均一的荷電負性奈米孔道，呈現均一的鋰離子濃度分佈。
簡單來說，就是讓鋰離子在電池裡更順暢、更有效率地旅行，讓電池效能變得更好，充電更快，壽命更長。
離子管理膜助力實現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壽命延長至1200小時。對於Li/LiFePO4電池，此製程可在1000次循環後維持79.84%的容量。
這項研究工作為多功能電池隔膜的設計和開發，以及解決高性能鋰金屬電池的安全性問題提供了新的想法。