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许武AM：隔膜调节离子通量在锂金属电池中的重要作用

时间：2024-02-22 来源：浏览：

许武AM：隔膜调节离子通量在锂金属电池中的重要作用

朴小烯朴烯晶

朴烯晶

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聚烯烃隔膜是可充锂离子电池中最常用的隔膜。然而，关于不同聚烯烃隔膜对锂金属电池（LMBs）性能的影响还没有很好的研究。

图1 . 采用不同隔膜的锂沉积形貌

美国太平洋西北国家实验室许武 等通过对不同聚烯烃隔膜重建的三维孔隙进行粒子注入模拟，发现隔膜的孔隙结构对离子通量分布、锂沉积行为以及LMBs的循环寿命有着显著影响。研究还发现，锂离子对锂金属电极的均匀性系数与LMBs的寿命和可重复性呈正相关。这项研究不仅强调了聚烯烃隔膜孔隙结构的重要性，还提供了一种经济有效的方法来筛选适用于LMBs的隔膜。

图2 . 采用不同隔膜的Li||NMC622电池的循环性能

根据纳米 CT 结果，作者成功地对不同隔膜进行了三维重建。根据粒子注入模拟结果，孔隙结构的不同会导致离子流向锂电极的均匀性不同，从而导致不同的锂沉积行为。对这些离子流的不均匀性因子进行量化后发现，LMBs的长期循环寿命与离子流的均匀性呈正相关。这种现象的原因是，更均匀的离子通量与较少的树枝状锂沉积相关，这有效地抑制了循环过程中活性锂和电解液的消耗。