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聚烯烴隔膜是可充鋰離子電池中最常用的隔膜。然而，關(guān)于不同聚烯烴隔膜對(duì)鋰金屬電池（LMBs）性能的影響還沒(méi)有很好的研究。

圖1.?采用不同隔膜的鋰沉積形貌

美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室許武等通過(guò)對(duì)不同聚烯烴隔膜重建的三維孔隙進(jìn)行粒子注入模擬，發(fā)現(xiàn)隔膜的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)離子通量分布、鋰沉積行為以及LMBs的循環(huán)壽命有著顯著影響。研究還發(fā)現(xiàn)，鋰離子對(duì)鋰金屬電極的均勻性系數(shù)與LMBs的壽命和可重復(fù)性呈正相關(guān)。這項(xiàng)研究不僅強(qiáng)調(diào)了聚烯烴隔膜孔隙結(jié)構(gòu)的重要性，還提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)篩選適用于LMBs的隔膜。

圖2.?采用不同隔膜的Li||NMC622電池的循環(huán)性能

根據(jù)納米 CT 結(jié)果，作者成功地對(duì)不同隔膜進(jìn)行了三維重建。根據(jù)粒子注入模擬結(jié)果，孔隙結(jié)構(gòu)的不同會(huì)導(dǎo)致離子流向鋰電極的均勻性不同，從而導(dǎo)致不同的鋰沉積行為。對(duì)這些離子流的不均勻性因子進(jìn)行量化后發(fā)現(xiàn)，LMBs的長(zhǎng)期循環(huán)壽命與離子流的均勻性呈正相關(guān)。這種現(xiàn)象的原因是，更均勻的離子通量與較少的樹(shù)枝狀鋰沉積相關(guān)，這有效地抑制了循環(huán)過(guò)程中活性鋰和電解液的消耗。

圖3.?孔隙內(nèi)離子通量的模擬

Important Role of Ion Flux Regulated by Separators in Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202311312

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?許武AM：隔膜調(diào)節(jié)離子通量在鋰金屬電池中的重要作用

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