离子管理膜可抑制锂金属阳极锂枝晶生长

科技日报兰州8月4日电（记者颉满斌）记者4日从中国科学院近代物理研究所获悉，该所科研人员同先进能源科学与技术广东省实验室相关团队合作，利用离子径迹技术，研制出一种面向无枝晶锂金属阳极的离子管理膜。相关成果近日发表在《先进能源材料》上。

在众多锂电池阳极材料中，锂金属阳极因具有最高的理论比容量和低电化学电位而受到持续关注。然而，在长期循环过程中，锂金属阳极锂枝晶生长以及体积膨胀，会造成电池性能下降并带来严重的安全问题，阻碍了其进一步商业化应用。

近年来，科研人员一直致力于解决锂枝晶生长问题。研究发现，均匀的锂离子分布，可实现锂金属阳极表面锂均匀沉积并抑制锂枝晶生长。作为不可或缺的锂电池组件，隔膜不仅具有隔离电池正负极的功能，还可有效调控锂离子分布和传输特性。因此，寻找兼具锂离子“分配”“筛分”和“加速”功能的多功能隔膜，对于开发高性能锂金属电池具有重要意义。

科研人员基于兰州重离子研究装置，利用离子径迹技术和表面化学修饰工艺，研制出一种可有效“管理”离子分布和传输特性的电池隔膜——离子管理膜。该离子管理膜具有垂直排列、直径均一、荷负电性的纳米通道，可作为离子分配器和锂离子导向器，减小锂离子浓度波动并实现锂离子选择性传输。独特的结构和化学特性，使该离子管理膜具有较高的离子电导率和优异的锂离子转移数，同时能将锂金属阳极表面锂离子浓度波动降至最低。

科研人员发现，该离子管理膜可提升电池使用效率、延长电池使用寿命，这为设计和研制多功能电池隔膜以及解决高性能锂金属电池的安全性问题提供了新的思路。