離子管理膜可抑制鋰金屬陽極鋰枝晶生長

科技日報蘭州8月4日電（記者頡滿斌）記者4日從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所科研人員同先進能源科學與技術廣東省實驗室相關團隊合作，利用離子徑跡技術，研制出一種面向無枝晶鋰金屬陽極的離子管理膜。相關成果近日發表在《先進能源材料》上。

在眾多鋰電池陽極材料中，鋰金屬陽極因具有最高的理論比容量和低電化學電位而受到持續關注。然而，在長期循環過程中，鋰金屬陽極鋰枝晶生長以及體積膨脹，會造成電池性能下降并帶來嚴重的安全問題，阻礙了其進一步商業化應用。

近年來，科研人員一直致力于解決鋰枝晶生長問題。研究發現，均勻的鋰離子分布，可實現鋰金屬陽極表面鋰均勻沉積并抑制鋰枝晶生長。作為不可或缺的鋰電池組件，隔膜不僅具有隔離電池正負極的功能，還可有效調控鋰離子分布和傳輸特性。因此，尋找兼具鋰離子“分配”“篩分”和“加速”功能的多功能隔膜，對于開發高性能鋰金屬電池具有重要意義。

科研人員基于蘭州重離子研究裝置，利用離子徑跡技術和表面化學修飾工藝，研制出一種可有效“管理”離子分布和傳輸特性的電池隔膜——離子管理膜。該離子管理膜具有垂直排列、直徑均一、荷負電性的納米通道，可作為離子分配器和鋰離子導向器，減小鋰離子濃度波動并實現鋰離子選擇性傳輸。獨特的結構和化學特性，使該離子管理膜具有較高的離子電導率和優異的鋰離子轉移數，同時能將鋰金屬陽極表面鋰離子濃度波動降至最低。

科研人員發現，該離子管理膜可提升電池使用效率、延長電池使用壽命，這為設計和研制多功能電池隔膜以及解決高性能鋰金屬電池的安全性問題提供了新的思路。