近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員李先鋒、副研究員袁治章團隊在堿性鋅鐵液流電池離子傳導膜方面取得進展，制備出高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導膜。
儲能技術是構建清潔、低碳、安全、高效能源體系的關鍵技術支撐。堿性鋅鐵液流電池儲能技術具有成本低、安全性高、開路電壓高、環境友好等特點，在分布式儲能等領域具有應用前景。目前，堿性鋅鐵液流電池仍存在由于鋅枝晶及鋅累積帶來的穩定性等問題；此外，該電池運行工作電流相對較低（即電池功率密度低），導致系統成本偏高。
近年來，該團隊通過離子傳導膜的結構設計，通過調控離子傳導膜的荷電特性（Nat. Commun.，2018）、導熱特性（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）、機械強度（iScience，2018）等，實現了鋅的均勻沉積，大幅提高了電池的循環壽命。
該研究中，為提高堿性鋅鐵液流電池工作電流密度，研究團隊將水滑石納米材料（LDHs）引入到堿性鋅鐵液流電池中，設計制備出高性能的水滑石復合離子傳導膜。通過有效控制水滑石層間距大小，并利用水滑石層間豐富的氫鍵網絡，研究團隊提高了膜離子選擇性和離子傳導性。以水滑石復合離子傳導膜組裝的堿性鋅鐵液流電池，在200 mA/cm2的工作電流密度條件下能量效率達到82%。此外，團隊還與中科院武漢物理與數學研究所研究員鄭安民合作，通過AIMD分子動力學模擬，揭示了復合膜中OH-以Grotthuss機理在LDHs層間進行快速傳遞的機理。該研究結果為高性能離子傳導膜的設計提供了新思路。
相關研究成果以Layered Double Hydroxide Membrane with High Hydroxide Conductivity and Ion Selectivity for Energy Storage Device為題，于近日發表在《自然-通訊》（Nat. Commun.）上。大連化物所2016級博士研究生胡靜為論文第一作者。研究工作獲得國家自然科學基金、中科院電化學工程實驗室、中科院青年創新促進會、中科院交叉創新團隊等項目的支持。
高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導膜
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