Después de una cierta cantidad de ciclos de baterías de litio utilizando separadores comerciales tradicionales, aparecerá una gran cantidad de dendritas de litio "parecidas a coliflor" en la superficie del ánodo de metal de litio. Las dendritas de litio son un problema común en las baterías de metal litio. No sólo provocan cortocircuitos en la batería, sino que también aceleran el proceso de envejecimiento de la batería.
Recientemente, el equipo de investigación científica del Centro de Investigación de Materiales del Instituto de Física Moderna de la Academia China de Ciencias y sus colaboradores desarrollaron unUn separador de baterías multifuncional basado en tecnología de seguimiento de iones: membrana de gestión de iones (IMM).
Ilustración esquemática de las características de transporte de iones y el comportamiento de deposición de litio en la superficie del ánodo de una membrana de gestión de iones (derecha) y un separador poroso convencional (izquierda)
En la superficie del ánodo frente a la membrana de gestión de iones (IMM),Se logra una deposición de litio más densa y uniforme sin un crecimiento evidente de dendritas de litio.
Resulta que la estructura de los poros de los separadores porosos tradicionales (PPS) exhibe diámetros y longitudes de poros inconsistentes, lo que resulta en una distribución desigual de la concentración de iones de litio debajo de los poros del separador.
Esta membrana de gestión de iones tiene nanoporos electronegativos dispuestos verticalmente con tamaños de poro uniformes, lo que muestra una distribución uniforme de la concentración de iones de litio.
En pocas palabras, permite que los iones de litio viajen de manera más suave y eficiente en la batería, lo que hace que la batería funcione mejor, se cargue más rápido y dure más.
La membrana de gestión de iones ayuda a lograr un ánodo de metal de litio sin crecimiento de dendritas
La Academia de Ciencias de China dijo que, bajo ciertas condiciones, esta membrana de gestión de iones puede extender el ciclo de vida de las baterías de litio a 1200 horas. Para las baterías Li/LiFePO4, este proceso puede mantener el 79,84% de su capacidad después de 1.000 ciclos.
Este trabajo de investigación proporciona nuevas ideas para el diseño y desarrollo de separadores de baterías multifuncionales, además de resolver los problemas de seguridad de las baterías de metal litio de alto rendimiento.
Información del artículo: https://doi.org/10.1002/aenm.202401377