Funktionale Kohlenstoffmaterialien zur Lösung von Dendritenproblemen in Metallbatterien

Metallbatterien mit aktiven Metallen als Anoden gelten als eine der vielversprechendsten Lösungen, um die Energieverbesserung von Batterietechnologien zu erreichen, doch ihre praktische Anwendung wird durch die Dendritenprobleme in hohem Maße behindert. Es hat sich gezeigt, dass funktionelle Kohlenstoffmaterialien (FCMs) mit abgestimmter Textur und Eigenschaften ein großes Potenzial beim Schutz von Metallanoden vor Dendritenwachstum haben, indem sie Metallabscheidungsstellen bereitstellen, den Ionenfluss leiten, Dendriten abschirmen und so weiter.

Diese Übersicht einer Gruppe unter der Leitung von Dr. Qi Yang und Prof. Jieshan Qiu von der Beijing University of Chemical Technology, China, hat sich mit den intrinsischen Überlegenheiten von FCMs bei der Bewältigung der Dendritenprobleme aus der Perspektive der Oberflächenchemie, des mehrdimensionalen Kohlenstoffmaterial-Engineerings, und Fehlertechnik.

Die Oberflächenchemie von FCMs erweist sich als eines der Schlüsselthemen im Hinblick auf die Optimierung der Grenzflächenkompatibilität zwischen Metallanoden und Elektrolyten und die Stabilisierung der Grenzflächenumgebung durch Beschleunigung der Desolvatation. Die Autoren schlugen ein neues Konzept des mehrdimensionalen Kohlenstoffmaterial-Engineering vor, das sich auf Methoden zur Regulierung/Umverteilung des Ionenflusses, zur Homogenisierung des elektrischen Felds und zur Verringerung der Volumenausdehnung konzentriert.

Diese Übersicht hat versucht, die langjährige Debatte über die Auswirkungen der Defekte in FCMs auf den Schutz von Metalldendriten zu klären. Abschließend haben die Autoren die Herausforderungen und Perspektiven in Bezug auf das Design und die Herstellung von intelligenten FCMs für praktische Anwendungen in Metallbatterien skizziert.

Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaft China Chemie.