【48812】科研人员在离子办理膜研讨方面获得重要发展

  近代物理研讨所科研人员与先进动力科学与技能广东省实验室相关团队协作，使用离子径迹技能研发出一种面向无枝晶锂金属阳极的离子办理膜，相关效果宣布在《先进动力资料》（Advanced Energy Materials）上。

  在很多锂电池阳极资猜中，锂金属阳极因其具有最高的理论比容量和低电化学电位而遭到继续重视。但是，在长时间循环过程中，锂金属阳极锂枝晶成长以及体积胀大会形成电池功用直线下降并带来严峻的安全问题，阻止了它的进一步商业化使用。近年来，科研人员一直在尽力寻求处理锂枝晶成长问题。研讨之后发现，均匀的锂离子散布可完成锂金属阳极外表锂均匀堆积并按捺锂枝晶成长。作为不可或缺的锂电池组件—隔阂，不仅仅具有阻隔电池正负极的功用，还能够轻松又有用调控锂离子散布和传输特性。因而，寻觅兼具锂离子“分配”、“筛分”和“加快”功用的多功用隔阂关于开发高功用锂金属电池具有极端重大意义。

  科研人员根据兰州重离子研讨设备（HIRFL），使用离子径迹技能和外表化学修饰工艺研发出一种可有用“办理”离子散布和传输特性的电池隔阂—离子办理膜。该离子办理膜具有笔直摆放、直径均一、荷负电性的纳米通道，可作为离子分配器和“锂离子导向器”，减小锂离子浓度动摇并完成锂离子选择性传输。该离子办理膜共同的结构和化学特性使其具有较高的离子电导率（0.73 mS cm-1）和优异的锂离子转移数（0.80），一起将锂金属阳极外表锂离子浓度动摇降至最低。该隔阂用于锂/铜电池时，在0.5 mA cm-2下循环100次，库仑功率超越96%。此外，在1.0 mA cm-2条件下，可将锂/锂电池的循环寿数延伸至1200小时。关于Li/LiFePO4电池，该工艺可使比容量到达146 mAh g-1，并在1000次循环后坚持79.84%的容量。

  此项研讨工作为多功用电池隔阂的规划和研发，以及处理高功用锂金属电池的安全性问题供给了新的思路。

  离子办理膜和传统多孔隔阂的离子传输特性和阳极外表锂堆积行为示意图。近代物理研讨所供图。