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China News Service, Peking, 2. August (Reporter Sun Zifa) Der Reporter erfuhr am 2. August vom Institut für moderne Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dass Forscher des Instituts mit den relevanten Teams des Guangdong Provincial Laboratory of Advanced Energy Science zusammengearbeitet hätten und Technology, basierend auf dem Schwerionenforschungsgerät Lanzhou, hat kürzlich eine Ionenmanagementmembran für dendritenfreie Lithiummetallanoden mithilfe der Ionenspurtechnologie entwickelt, die die Entwicklung von Hochleistungs-Lithiummetallbatterien erleichtern und neue Ideen zur Lösung des Sicherheitsproblems liefern wird Fragen zu Hochleistungs-Lithium-Metall-Batterien.

Dieses Papier, das wichtige Fortschritte bei der Gestaltung und Entwicklung multifunktionaler Batterieseparatoren erzielte, wurde kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht.

Das wissenschaftliche Forschungsteam sagte, dass unter den vielen Anodenmaterialien für Lithiumbatterien Lithiummetallanoden aufgrund ihrer höchsten theoretischen spezifischen Kapazität und ihres niedrigen elektrochemischen Potenzials anhaltende Aufmerksamkeit erhalten. Allerdings führt das Wachstum und die Volumenausdehnung von Lithiumdendriten in der Lithiummetallanode bei langfristigen Zyklen zu einer Verschlechterung der Batterieleistung und schwerwiegenden Sicherheitsproblemen, was ihre weitere kommerzielle Anwendung behindert.

In den letzten Jahren hat die akademische Gemeinschaft hart daran gearbeitet, das Problem des Wachstums von Lithiumdendriten zu lösen. Studien haben ergeben, dass eine gleichmäßige Lithiumionenverteilung eine gleichmäßige Ablagerung von Lithium auf der Oberfläche von Lithiummetallanoden erreichen und das Wachstum von Lithiumdendriten hemmen kann. Als unverzichtbare Komponente der Lithiumbatterie hat der Separator nicht nur die Funktion, die positiven und negativen Elektroden der Batterie zu isolieren, sondern kann auch die Verteilungs- und Übertragungseigenschaften von Lithiumionen wirksam regulieren. Daher ist die Suche nach multifunktionalen Separatoren mit den Funktionen „Verteilung“, „Siebung“ und „Beschleunigung“ von Lithiumionen von großer Bedeutung für die Entwicklung leistungsstarker Lithium-Metall-Batterien.

In dieser Studie, die auf der Lanzhou Heavy Ion Research Facility basiert, nutzte das wissenschaftliche Forschungsteam Ionenverfolgungstechnologie und chemische Oberflächenmodifizierungsprozesse, um eine Batterieseparator-Ionenmanagementmembran zu entwickeln, die die Ionenverteilung und Übertragungseigenschaften effektiv „verwalten“ kann. Die Ionenmanagementmembran verfügt über vertikal angeordnete, negativ geladene Nanokanäle mit einheitlichem Durchmesser, die als Ionenverteiler und „Lithiumionenführer“ dienen können, um Schwankungen der Lithiumionenkonzentration zu reduzieren und eine selektive Übertragung von Lithiumionen zu erreichen.

Das wissenschaftliche Forschungsteam gab an, dass ihre neu entwickelte Ionenmanagementmembran über eine einzigartige Struktur und chemische Eigenschaften verfügt, die eine hohe Ionenleitfähigkeit und eine hervorragende Lithiumionentransferzahl ermöglichen und gleichzeitig Schwankungen der Lithiumionenkonzentration auf der Oberfläche der Lithiummetallanode minimieren. Wenn der Separator in Lithium-/Kupferbatterien verwendet wird, kann er 100 Mal mit 0,5 Milliampere pro Quadratzentimeter zyklisch betrieben werden, und der Coulomb-Wirkungsgrad übersteigt 96 % bei 1 Milliampere pro Quadratzentimeter, was die Zyklenlebensdauer von Lithium/Lithium-Batterien verlängern kann bis 1200 Stunden. Bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien kann durch den Entwicklungsprozess der Ionenmanagementmembran eine spezifische Kapazität von 146 mAh pro Gramm erreicht und eine Kapazität von 79,84 % nach 1.000 Zyklen aufrechterhalten werden. (über)