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中科院大連化物所制備出堿性鋅基液流電池離子傳導膜
《中國科學報》記者 劉萬生 / 時間:2019-05-21 15:24:39

  據科學網2019年5月13日訊 近日,中科院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員李先鋒、張華民帶領研究團隊,在堿性鋅基液流電池離子傳導膜研究方面取得新進展,研究成果發表于《先進功能材料》。
  鋅基液流電池儲能技術以儲量豐富的鋅作為負極活性物質,具有成本低、安全性高、開路電壓高和環境友好等特點,在分布式儲能領域具有良好的應用前景。鋅基液流電池的關鍵問題為鋅負極的枝晶、累積和脫落,膜在調控鋅沉積形貌和抑制枝晶生長從而提高電池運行可靠性方面發揮了重要作用。
  此前研究團隊通過調節多孔離子傳導膜的負電荷性質,實現了對鋅沉積方向和形貌的調控,大幅度提高了鋅基液流電池的面容量和電池的循環穩定性。
  在該研究中,研究人員選用商業化聚乙烯多孔膜為基膜,原位將功能化空心球引入到基膜中制備出混合基質多孔膜,空心球極大地縮短了離子傳輸路徑,顯著提高了電池的功率密度。此外,選用的空心球在堿中具有優良的穩定性,所制得的膜具有優良的機械性能,可有效抑制鋅枝晶的生長,進一步提高了鋅基液流電池的循環穩定性。利用該膜材料組裝的堿性鋅鐵液流單電池,在80mA/cm2充放電條件下,能量效率超過了88%。


中科院大連化物所制備出堿性鋅基液流電池離子傳導膜


  堿性鋅基液流電池離子傳導膜研究取得新進展
  近日,大連化物所儲能技術研究部李先鋒研究員、張華民研究員帶領研究團隊在堿性鋅基液流電池離子傳導膜研究方面取得新進展,研究成果發表于《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater.)上。
  鋅基液流電池儲能技術以儲量豐富的鋅作負極活性物質,具有成本低、安全性高、開路電壓高和環境友好等特點,在分布式儲能領域具有良好的應用前景。
  目前,鋅基液流電池的關鍵問題為鋅負極的枝晶、累積和脫落,從而導致電池循環穩定性差。膜在調控鋅沉積形貌和抑制枝晶生長從而提高電池運行可靠性方面發揮了重要作用。前期,研究團隊通過調節多孔離子傳導膜的負電荷性質可實現對鋅沉積方向和形貌的調控,從而大幅度提高鋅基液流電池的面容量和電池的循環穩定性(Nat. Commun., 2018)。
  研究人員選用商業化聚乙烯多孔膜(<20美元/平方米)為基膜,原位將功能化空心球引入到基膜中制備出混合基質多孔膜,其中空心球極大地縮短離子傳輸路徑,顯著提高電池的功率密度。此外,選用的空心球在堿中具有優良的穩定性。所制得的膜具有優良的機械性能可有效抑制鋅枝晶的生長,進而大幅度提高鋅基液流電池的循環穩定性,利用該膜材料組裝的堿性鋅鐵液流單電池,在80mA/cm2充放電條件下,能量效率超過了88%。
  本項研究工作為高功率密度鋅基液流電池的開發提供了很好的指導作用。

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