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聚烯烴隔膜是可充鋰離子電池中最常用的隔膜。然而，關于不同聚烯烴隔膜對鋰金屬電池（LMBs）性能的影響還沒有很好的研究。

圖1.?采用不同隔膜的鋰沉積形貌

美國太平洋西北國家實驗室許武等通過對不同聚烯烴隔膜重建的三維孔隙進行粒子注入模擬，發現隔膜的孔隙結構對離子通量分布、鋰沉積行為以及LMBs的循環壽命有著顯著影響。研究還發現，鋰離子對鋰金屬電極的均勻性系數與LMBs的壽命和可重復性呈正相關。這項研究不僅強調了聚烯烴隔膜孔隙結構的重要性，還提供了一種經濟有效的方法來篩選適用于LMBs的隔膜。

圖2.?采用不同隔膜的Li||NMC622電池的循環性能

根據納米 CT 結果，作者成功地對不同隔膜進行了三維重建。根據粒子注入模擬結果，孔隙結構的不同會導致離子流向鋰電極的均勻性不同，從而導致不同的鋰沉積行為。對這些離子流的不均勻性因子進行量化后發現，LMBs的長期循環壽命與離子流的均勻性呈正相關。這種現象的原因是，更均勻的離子通量與較少的樹枝狀鋰沉積相關，這有效地抑制了循環過程中活性鋰和電解液的消耗。

圖3.?孔隙內離子通量的模擬

Important Role of Ion Flux Regulated by Separators in Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202311312

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?許武AM：隔膜調節離子通量在鋰金屬電池中的重要作用

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