临界纳米碳孔膜可有用防止锂电池枝晶生成

经过石墨替代高密度纯金属锂，科学家们有望明显提高电池技能的功能，但当时仍有一些妨碍需求战胜。不过德国耶拿弗里德里希席勒大学的科学家们，现已展现了一种微调的碳膜技能。即使阅历了数百次循环充电，它仍可以避免锂电池因枝晶而导致毛病。

了解锂电池技能发展的朋友，必定不会对枝晶这种针状结构感到生疏。

虽然锂金属电池的储能潜力是当时锂离子电池的 10 倍，但在充放电进程中，锂离子会在电池南北极间来回移动，并让锂原子在电极上积累。

一段时刻往后，被称作枝晶的尖刺就会戳破电芯隔板，导致电池遭受短路和毛病。

研讨配图 - 1：碳纳米膜涂层在 Ceigard 隔阂上的组成与搬运

迄今为止，世界上已有相当多的研讨团队，在避免枝晶生成这件事上倾泻了很多的心力。

而为了让锂金属电池一步步走向实践，咱们现已见到了处理这个问题的各种创造性的潜在处理方案 —— 比方运用超薄锂、纳米管薄膜、以及自拼装保护层。

研讨配图 - 2：电池恒流 / 不同时刻间隔下的缩放电压曲线

这项新研讨的作者，企图经过运用带有微调孔的新式碳膜来对立枝晶的生成，而这种碳膜可以以正确的方法来影响离子的运送。

耶拿大学的 Andrey Turchanin 教授解说称：“这便是咱们在隔阂上使用由碳制成的极薄二维膜的原因”。

研讨配图 - 3：锂在铜箔上电堆积的进程暗示

教授称，这种碳膜的孔径小于 1 纳米。因为开口小于临界核尺度，因此可以避免枝晶构成。此刻锂无法构成枝晶结构，而是作为润滑的薄膜，而堆积在阳极上。

在对这种电池规划打开比照测验之后，研讨团队发现其寿数较无保护膜的电池延长了一倍，且在数百次充电循环中没有呈现枝晶成长的痕迹。

研讨配图 - 4：模仿离子运送与枝晶成长的通道尺度

科学家们以为，这将是通向下一代锂电池的重要一步，而且现已申请了相关专利，现正研讨如何将这种碳膜引进实践的电池制作进程。

参加这项研讨的华盛顿州立大学研讨生 Sathish Rajendran 表明：“与电池的其它组件比较，隔阂资料的重视度一向偏少。而新研讨展现的纳米级二维膜，现已对电池寿数产生了让人入神的影响力”。

研讨配图 - 5：锂电池循环功能剖析

有关这项研讨的概况，现已宣布在近来出书的《先进动力资料》（Advanced Energy Materials）期刊上。

原标题为《Inhibition of Lithium Dendrite Formation in Lithium Metal Batteries via Regulated Cation Transport through Ultrathin Sub-Nanometer Porous Carbon Nanomembranes》。