Nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen von Lithiumbatterien mit herkömmlichen handelsüblichen Separatoren erscheint eine große Anzahl „blumenkohlartiger“ Lithiumdendriten auf der Oberfläche der Lithiummetallanode. Lithiumdendriten sind ein häufiges Problem in Lithium-Metall-Batterien. Sie verursachen nicht nur Batteriekurzschlüsse, sondern beschleunigen auch den Alterungsprozess der Batterie.

Kürzlich haben das wissenschaftliche Forschungsteam des Materialforschungszentrums des Instituts für moderne Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Mitarbeiter eine entwickeltEin multifunktionaler Batterieseparator basierend auf der Ionen-Tracking-Technologie – Ionenmanagementmembran (IMM).


Schematische Darstellung der Ionentransporteigenschaften und des Lithiumablagerungsverhaltens auf der Anodenoberfläche einer Ionenmanagementmembran (rechts) und eines herkömmlichen porösen Separators (links)

Auf der Anodenoberfläche, die der Ionenmanagementmembran (IMM) zugewandt ist,Es wird eine dichtere und gleichmäßigere Lithiumablagerung ohne offensichtliches Wachstum von Lithiumdendriten erreicht.

Es stellt sich heraus, dass die Porenstruktur herkömmlicher poröser Separatoren (PPS) inkonsistente Porendurchmesser und Porenlängen aufweist, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Lithiumionenkonzentration unter den Poren des Separators führt.

Diese Ionenmanagementmembran verfügt über vertikal angeordnete elektronegative Nanoporen mit gleichmäßigen Porengrößen, die eine gleichmäßige Verteilung der Lithiumionenkonzentration zeigen.

Einfach ausgedrückt: Dadurch können sich Lithium-Ionen reibungsloser und effizienter im Akku bewegen, wodurch der Akku eine bessere Leistung erbringt, schneller aufgeladen wird und länger hält.


Die Ionenmanagementmembran trägt dazu bei, eine Lithiummetallanode ohne Dendritenwachstum zu erreichen

Die Chinesische Akademie der Wissenschaften sagte, dass diese Ionenmanagementmembran unter bestimmten Bedingungen die Lebensdauer von Lithiumbatterien auf 1.200 Stunden verlängern kann. Bei Li/LiFePO4-Batterien kann dieser Prozess nach 1.000 Zyklen eine Kapazität von 79,84 % aufrechterhalten.

Diese Forschungsarbeit liefert neue Ideen für das Design und die Entwicklung multifunktionaler Batterieseparatoren sowie die Lösung der Sicherheitsprobleme von Hochleistungs-Lithium-Metall-Batterien.

Papierinformationen: https://doi.org/10.1002/aenm.202401377