大幅提高電池壽命 中科院制備出高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部研究員李先鋒、副研究員袁治章團(tuán)隊(duì)在堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜方面取得進(jìn)展，制備出高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜。

據(jù)介紹，堿性鋅鐵液流電池儲(chǔ)能技術(shù)具有成本低、安全性高、開路電壓高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在分布式儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。近年來，該團(tuán)隊(duì)通過離子傳導(dǎo)膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過調(diào)控離子傳導(dǎo)膜的荷電特性(Nat. Commun.，2018)、導(dǎo)熱特性(Angew. Chem. Int. Ed.，2020)、機(jī)械強(qiáng)度(iScience，2018)等，實(shí)現(xiàn)了鋅的均勻沉積，大幅提高了電池的循環(huán)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(tuán)隊(duì)將水滑石納米材料(LDHs)引入到堿性鋅鐵液流電池中，設(shè)計(jì)制備出高性能的水滑石復(fù)合離子傳導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)，研究團(tuán)隊(duì)提高了膜離子選擇性和離子傳導(dǎo)性。以水滑石復(fù)合離子傳導(dǎo)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(dá)到 82%。此外，團(tuán)隊(duì)還與中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員鄭安民合作，通過 AIMD 分子動(dòng)力學(xué)模擬，揭示了復(fù)合膜中 OH - 以 Grotthuss 機(jī)理在 LDHs 層間進(jìn)行快速傳遞的機(jī)理。該研究結(jié)果為高性能離子傳導(dǎo)膜的設(shè)計(jì)提供了新思路。

IT之家了解到，相關(guān)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(fā)表在《自然 - 通訊》(Nat. Commun.)上。

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