中國粉體網(wǎng)訊  鋰離子電池是用于便攜式電子設(shè)備和電動汽車的最先進(jìn)的電化學(xué)儲能技術(shù)，然而以石墨作為負(fù)極的傳統(tǒng)鋰離子電池的比容量較低且能量密度已接近極限，難以滿足人們對高能量密度二次電池的需求。鋰金屬負(fù)極由于其超高的理論比能量被視為下一代儲能設(shè)備極具競爭力的候選材料。然而，鋰金屬較高的電化學(xué)活性以及傾向于枝晶形貌的不均勻沉積特性會極大地縮短電池的使用壽命，引發(fā)熱失控等安全問題。因此，鋰金屬負(fù)極在循環(huán)過程中的不均勻鋰沉積是鋰金屬電池實用化進(jìn)程中亟待解決的重要課題。

針對上述問題，西安交通大學(xué)化工學(xué)院唐偉教授團(tuán)隊與新加坡A*STAR材料研究工程研究所劉兆林教授、上海空間電源研究所總研究師解晶瑩合作，聯(lián)合報道了一種基于鋰沉積熱力學(xué)行為的熱導(dǎo)性隔膜抑制鋰枝晶策略。

研究人員建立了傳熱-電化學(xué)沉積耦合模型，考察了不同沉積電流和過電位下鋰沉積系統(tǒng)發(fā)熱功率的時空演化以及溫度和鋰離子分布。模型結(jié)果表明鋰枝晶尖端不可避免的存在局部溫度熱點，而熱點的存在加劇了不均勻的局部鋰沉積，進(jìn)一步促進(jìn)了鋰枝晶的生長。通過引入高導(dǎo)熱石墨烯片層包覆隔膜作為原位熱擴(kuò)散媒介及時消除局部溫度熱點可有效抑制枝晶生長、“恢復(fù)”循環(huán)后的不理想鋰沉積，實現(xiàn)均勻致密的鋰沉積形貌和電池高效穩(wěn)定循環(huán)。

這項工作展示了一種基于消除不均勻鋰沉積導(dǎo)致的局部熱積累和溫度熱點的新策略，為解決鋰金屬負(fù)極枝晶問題提供了新思路。該成果近日以“石墨烯熱傳導(dǎo)隔膜消除枝晶生長局部熱點以穩(wěn)定鋰負(fù)極長期循環(huán)”（A Graphene-Coated Thermal Conductive Separator to Eliminate the Dendrite-Induced Local Hotspots for Stable Lithium Cycling）為題發(fā)表于國際權(quán)威期刊《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）。西安交通大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院為本文第一通訊單位，博士生韓督昭、王曉偉和周亞男為該論文共同第一作者，唐偉教授、解晶瑩總研究師以及劉兆林教授為共同通訊作者。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）

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