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Un equipo chino desarrolla una membrana de gestión de iones para proporcionar nuevas ideas para el desarrollo de baterías de metal litio de alto rendimiento

2024-08-02

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Servicio de Noticias de China, Beijing, 2 de agosto (Reportero Sun Zifa) El 2 de agosto, el periodista se enteró por medio del Instituto de Física Moderna de la Academia de Ciencias de China que los investigadores del instituto cooperaron con los equipos pertinentes del Laboratorio Provincial de Ciencias Energéticas Avanzadas de Guangdong. and Technology, basándose en la investigación de iones pesados ​​de Lanzhou, desarrolló recientemente una membrana de gestión de iones para ánodos de metal de litio sin dendritas utilizando tecnología de seguimiento de iones, lo que facilitará el desarrollo de baterías de metal de litio de alto rendimiento y proporcionará nuevas ideas para resolver la seguridad. Cuestiones relativas a las baterías de metal de litio de alto rendimiento.

Este artículo, que ha logrado importantes avances en el diseño y desarrollo de separadores de baterías multifuncionales, se publicó recientemente en la revista académica profesional internacional "Advanced Energy Materials".

El equipo de investigación científica dijo que entre los muchos materiales de ánodos de baterías de litio, los ánodos de metal de litio han recibido atención continua debido a su mayor capacidad teórica específica y su bajo potencial electroquímico. Sin embargo, durante el ciclo a largo plazo, el crecimiento y la expansión del volumen de las dendritas de litio en el ánodo de metal de litio provocarán una degradación del rendimiento de la batería y graves problemas de seguridad, lo que dificultará su futura aplicación comercial.

En los últimos años, la comunidad académica ha estado trabajando arduamente para resolver el problema del crecimiento de las dendritas de litio. Los estudios han encontrado que la distribución uniforme de iones de litio puede lograr una deposición uniforme de litio en la superficie de los ánodos de metal de litio e inhibir el crecimiento de dendritas de litio. Como componente indispensable de la batería de litio, el separador no solo tiene la función de aislar los electrodos positivo y negativo de la batería, sino que también puede regular eficazmente las características de distribución y transmisión de los iones de litio. Por lo tanto, encontrar separadores multifuncionales con funciones de "distribución", "tamizado" y "aceleración" de iones de litio es de gran importancia para el desarrollo de baterías de metal litio de alto rendimiento.

En este estudio, basado en el Centro de Investigación de Iones Pesados ​​de Lanzhou, el equipo de investigación científica utilizó tecnología de seguimiento de iones y procesos de modificación química de la superficie para desarrollar una membrana de gestión de iones separadora de batería que pueda "gestionar" eficazmente las características de distribución y transmisión de iones. La membrana de gestión de iones tiene nanocanales cargados negativamente, de diámetro uniforme y dispuestos verticalmente, que pueden servir como distribuidor de iones y "guía de iones de litio" para reducir las fluctuaciones de la concentración de iones de litio y lograr una transmisión selectiva de iones de litio.

El equipo de investigación científica afirmó que su membrana de gestión de iones recientemente desarrollada tiene una estructura y características químicas únicas que le permiten tener una alta conductividad iónica y un excelente número de transferencia de iones de litio, al tiempo que minimiza las fluctuaciones en la concentración de iones de litio en la superficie del ánodo de metal litio. Cuando el separador se utiliza en baterías de litio/cobre, se puede realizar 100 ciclos a 0,5 miliamperios por centímetro cuadrado y la eficiencia de Coulomb supera el 96% a 1 miliamperio por centímetro cuadrado, lo que puede extender el ciclo de vida de las baterías de litio/litio; a 1200 horas. Para las baterías de fosfato de hierro y litio, el proceso de desarrollo de la membrana de gestión de iones puede alcanzar una capacidad específica de 146 mAh por gramo y mantener una capacidad del 79,84 % después de 1.000 ciclos. (encima)