近日,中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋、副研究员袁治章团队在碱性锌铁液流电池离子传导膜方面取得进展,制备出高性能碱性锌铁液流电池离子传导膜。

据介绍,碱性锌铁液流电池储能技术具有成本低、安全性高、开路电压高、环境友好等特点,在分布式储能等领域具有应用前景。近年来,该团队通过离子传导膜的结构设计,通过调控离子传导膜的荷电特性(Nat. Commun.,2018)、导热特性(Angew. Chem. Int. Ed.,2020)、机械强度(iScience,2018)等,实现了锌的均匀沉积,大幅提高了电池的循环寿命。

该研究中,为提高碱性锌铁液流电池工作电流密度,研究团队将水滑石纳米材料(LDHs)引入到碱性锌铁液流电池中,设计制备出高性能的水滑石复合离子传导膜。通过有效控制水滑石层间距大小,并利用水滑石层间丰富的氢键网络,研究团队提高了膜离子选择性和离子传导性。以水滑石复合离子传导膜组装的碱性锌铁液流电池,在 200 mA/cm2 的工作电流密度条件下能量效率达到 82%。此外,团队还与中科院武汉物理与数学研究所研究员郑安民合作,通过 AIMD 分子动力学模拟,揭示了复合膜中 OH - 以 Grotthuss 机理在 LDHs 层间进行快速传递的机理。该研究结果为高性能离子传导膜的设计提供了新思路。

IT之家了解到,相关研究成果以 Layered Double Hydroxide Membrane with High Hydroxide Conductivity and Ion Selectivity for Energy Storage Device 为题,于近日发表在《自然 - 通讯》(Nat. Commun.)上。