图 5. 电池系统的电流密度（a）有和（b）没有 M-NC@MXene 纳米筛改性层，通过基于 FEM 的模拟。所选矩形区域分别在 (c) 和 (d) 中放大。在 Y = 6.5 μm 处有和没有纳米筛层的系统中 (e) 电流密度和 (f) Li 离子浓度沿 X 轴的变化曲线。

【结论】

本工作设计了一种具有高度有序的纳米通道和多功能表面的离子隔膜 (M-NC@MXene/PP)。实验结果和各种理论模拟都证明了其在传统和先进锂金属电池系统中的巨大应用潜力。高度有序的纳米通道可以有效地均匀化通过隔膜的锂离子流的梯度浓度。这会在电解质和阳极之间的界面处引起离子重新分布，从而导致 Li 平坦且致密的沉积。此外，原子分散的过渡金属有助于给电子和与阴离子的配位。因此，它们可以有效地调节锂盐的分解速率，稳定电解质的溶剂化构型，并增强锂沉积和剥离的动力学。电化学性能表明，Zn-NC@MXene/PP 隔膜在 Li 沉积/剥离过程中实现了高且稳定的 CE，并显着延长了 Li 负极的循环寿命。

在全电池应用中，Li||Ni83 软包电池的循环寿命延长了五倍（150 个循环的容量保持率为 93.9%），能量密度为 305 Wh kg−1。这些结果表明，在更大尺寸的软包电池模型中将锂金属与高镍阴极结合可能会在未来导致超过 400 Wh kg−1 的高能量密度。Li||S 电池的循环寿命也得到显着改善，每次循环的容量衰减低至 0.04%。由于条件限制，更接近实际电池的工作条件和更大的电芯验证容量应该是未来实际应用突破的挑战。随着 SES、QuantumScape、Adden Energy 和 eLyte 等知名组织投资于锂金属电池的开发，我们相信锂金属负极应用的技术障碍将逐步得到解决。我们提出的纳米离子分流器是锂金属电池商业化应用的重要推动者。

Ultra-Uniform and Functionalized Nano-Ion Divider for Regulating Ion Distribution toward Dendrite-Free Lithium Metal Batteries Advanced Materials ( IF 32.086 ) Pub Date : 2023-06-06 , DOI: 10.1002/adma.202302418

Qiu He, Zhaohuai Li, Mingwei Wu, Ming Xie, Fanxing Bu, Huazhang Zhang, Ruohan Yu, Liqiang Mai, Yan Zhao