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中澳研究人员开发纳米隔膜材料 可提高锂金属电池安全性

在可充电电池设计中,锂金属负极因理论比容量极高、负极电位最低、重量密度低成为理想选择。然而,在循环过程中,锂枝晶可能穿透聚合物隔膜,引起安全问题,从而限制电池应用。

(图片来源:sciencedirect)

据外媒报道,澳大利亚和中国的一组研究人员利用纳米结构埃洛石纳米管(NHNT)来制造高性能聚乙烯醇复合隔膜(OPVA/NHNT隔膜),可以有效地提高锂金属电池的电化学性能和安全性。

与celgard对照OPVA隔膜相比,所制备的OPVA/NHNT隔膜具有较高的离子电导率和杨氏模量,能够抑制锂枝晶生长,并保持锂金属电池的电化学性能。

以往报告的各种人工无机材料的成本很高。本项研究中使用的埃洛石纳米管是一种天然矿物,通过化学蚀刻形成NHNT复合材料,内部孔隙更大。化学蚀刻可去除内部的铝,而多孔性提高了离子电导率。

这种隔膜基于天然无机纳米管基纳米结构,而这种纳米结构来自天然陶瓷,对额外原材料和后处理的需要更少。此外,该研究中使用的PVA聚合物基质对人体健康无毒,具有环境友好性。

以前的研究采用负极主体、人造膜和无机材料涂层商业隔膜。与之相比,这一方法使用NHNT基隔膜,能够简化工艺,降低金属锂电池的整体生产成本。

研究人员表示,该研究验证了纳米材料在抑制锂枝晶生长方面的作用,为发展制造高性能聚合物复合隔膜的纳米科学铺平了道路,以满足实现锂金属电池安全和电化学性能的先决条件。

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