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?AEM：PTFE納米球調(diào)節(jié)離子通量實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命鋰/鈉金屬電池

由于連續(xù)充放電過程中枝晶的生長(zhǎng)以及相關(guān)的不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面，目前堿金屬電池的實(shí)際應(yīng)用仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

圖1 材料制備及表征

伊比利亞國(guó)際納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室劉利峰、天津理工大學(xué)Yi Li、巴伊蘭大學(xué)Gil Goobes等發(fā)現(xiàn)通過采用浸有聚四氟乙烯納米球（PTFE-NSs）的玻璃纖維（GF）隔膜調(diào)節(jié)Li⁺和Na⁺的通量，可以從根本上減輕鋰和鈉金屬電池的枝晶，從而在充電過程中實(shí)現(xiàn)Li和Na的均勻沉積。

COMSOL Multiphysics模擬顯示，在GF隔膜中引入帶負(fù)電的PTFE-NSs，增強(qiáng)了負(fù)極附近的局部電場(chǎng)，從而促進(jìn)了Li和Na陽離子的轉(zhuǎn)移。此外，PTFE-NSs的高密度分布調(diào)節(jié)了通過隔膜的Li⁺和Na⁺離子流，導(dǎo)致了堿金屬的均勻沉積，并大大抑制了枝晶的形成和生長(zhǎng)。

圖2 COMSOL Multiphysics模擬

受益于上述優(yōu)勢(shì)，利用PTFE-GF隔膜的Li/Li和Na/Na對(duì)稱電池在0.5 mA cm^-2的條件下分別顯示出1245和2750小時(shí)的出色循環(huán)穩(wěn)定性。此外，Li/LiFePO₄和Na/Na₃V₂(PO₄)₂F₃全電池在PTFE-GF隔膜的存在下，在1C的循環(huán)中也表現(xiàn)出顯著改善的容量保持。核磁共振光譜研究表明，PTFE-NSs在GF中的浸漬有助于”釋放”更多的Li⁺和Na⁺，并改變了離子和溶劑之間的配位作用，從而有助于提高電化學(xué)性能。

圖3 電化學(xué)性能研究

Ion Flux Regulation through PTFE Nanospheres Impregnated in Glass Fiber Separators for Long-Lived Lithium and Sodium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204420

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/12/d643be2dce/

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