UU国际(中国区) - 官方网站核电关键资料全国沉点尝试室施思齐教授团队在国际能源资料期刊《Advanced Energy Materials》（影响因子：26.8）颁发题为“Proactive Lithium Dendrite Regulation Enabled by Manipulating Separator Microstructure Using High-Fidelity Phase-Field Simulation”的论文。UU国际(中国区) - 官方网站为第一单元 ，UU国际(中国区) - 官方网站的李亚捷副教授为第一作者 ，UU国际(中国区) - 官方网站的施思齐教授和阿卜杜拉国王科技大学的张更博士为共同通讯作者 ，论文合作者还蕴含UU国际(中国区) - 官方网站的硕士钻研生陈斌和王依平 ，江苏师范大学的林雨潇教授 ，悉尼大学的Maxim Avdeev教授。该工作被评比为《Advanced Energy Materials》封面文章(Vol. 15, No. 24, June 24, 2025)。
最近 ，本论文还被国际驰名科技机构“工程进展”(Advances in Engineering, AIE)遴选为关键科学文章 ，并进行了沉点报路。
由于具备高效环保、可循环使用等特点 ，以锂离子电池为代表的液态锂基电池已被宽泛利用于电动汽车等国度沉点战术发展领域。在电池反复过充或快充等情况下 ，锂离子容易在负极表表产生不均匀的电沉积 ，导致枝晶成长 ，并给电池带来严沉的风险。改善锂枝晶问题不仅是确保锂基电池持久不变运行的必要伎俩 ，也是推动高能量密度锂基电池发展的关键。
隔阂处于正负极之间 ，其微结构（孔结构及层结构等）将不成预防线影响离子输运与枝晶成长过程(图1) ，且相较于其他电池组件结构及成分的复杂多样性 ，隔阂拥有单一通用性 ，因而对隔阂微结构进行的优化在多种电池系统中拥有普适性。然而由于现有尝试技术较难实时地捉拿到锂离子浓度、过电势等驱动枝晶成长的关键参数随功夫和空间演化的过程 ，隔阂微结构对离子输运及枝晶成长的影响机理尚不齐全清澈。相场模型是描述和预测资料微结构演化的有力推算工具 ，出格是结合了电化学反映动力学的电化学相场模型 ，在钻研锂枝晶成长机理方面拥有天然的优势 ，合用于仿照锂枝晶描摹、离子浓度及电势散布的演化过程等。
图1. 锂基电池隔阂微结构对枝晶的调控机理。
本论文首先将传统合用于两相电化学系统(蕴含电解液和电极)的相场模型拓展为合用于多相电化学系统(蕴含电解液、电极、隔阂基体及隔阂涂覆层)的相场模型 ，进而基于相场仿照的了局定量化解析了隔阂微结构参数(孔隙率、崎岖度、层数、关孔、内孔粗糙度、孔均匀度等)与枝晶高度和空间利用率之间的构效关系(图2) ，最终提出了通过调控隔阂微结构来抑造枝晶成长的具体战术。论文开发的相场模型及有关仿照软件不仅可用来钻研隔阂其他结构特点对枝晶描摹的影响 ，还可拓展到其他多相系统(如复合固态电解质或多孔电极)中。
图2. 相场仿照功夫为 15 秒时 ，枝晶最大高度(归一化后)与隔阂基体均匀度及隔阂涂覆纳米颗粒均匀度的关系(a) ，隔阂基体均匀度及隔阂涂覆纳米颗粒均匀度的关系(b)。
本工作是施思齐教授、李亚捷副教授等通过相场仿照钻研电池枝晶成长问题的最新进展之一 ，得到国度沉点研发打算（2021YFB3802104）、国度天然科学基金（52102280, 92472207, 52202245）和江苏省特聘教授打算的支持。近年来 ，该钻研团队提炼出了相场模型在锂枝晶问题中的钻研范式(npj Comput. Mater., 2020, 6, 176 ，133次引用, 物理学报, 2020,69:226401)；在相场模型中嵌入枝晶成长过程中各关键成分(离子扩散系数、电解液浓度等)间的依赖关系 ，使得仿照了局更靠近真实枝晶成长过程(Chin.Chem.Lett.,2023,34,107993 ，23次引用)；通过电化学反映激活能、离子扩散激活能对相场模型中的电化学反映贾离子扩散系数进行动态建改 ，阐了然温度调节枝晶描摹的内涵机理并诠氏缢以往钻研中相互矛盾的尝试/仿照了局(Energ. Mater. Adv., 2023, 4, 0053 ，28次引用)；成立了隔阂孔径、厚度、基体倾斜角等成分与枝晶描述因子间的构效关系(Chin.Chem.Lett.,2022,33:3287 ，70次引用; Acta Phys.-Chim. Sin. 2024, 40 ，15次引用；Adv. Energy Mater. 2025, 15, 2500503, 9次引用)；将微层共挤出步骤与模板法、热致相分离法等相结合 ，造备出微结构可控的多层电池隔阂(Electrochim. Acta, 2018, 264: 140-149, 92次引用；J. Power Sources, 2018, 384: 408-416, 63次引用；Polymer, 2022, 253: 125027, 11次引用)。自主开发四项相场仿照软件 ，推动了我国相场仿照领域原创推算软件的发展。
论文标题：
Proactive Lithium Dendrite Regulation Enabled by Manipulating Separator Microstructure Using High-Fidelity Phase-Field Simulation
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202500503
Advances in Engineering（AIE）报路原文链接：
https://advanceseng.com/microstructural-separator-engineering-for-predictive-and-proactive-lithium-dendrite-regulation/
