近日，大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部(DNL17)李先鋒研究員、張華民研究員團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)壽命鋅基液流電池復(fù)合離子傳導(dǎo)膜研究方面取得新進(jìn)展。

鋅基液流電池(ZFBs)儲(chǔ)能技術(shù)因其具有成本低、安全性高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在分布式儲(chǔ)能領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。但是，由于鋅枝晶/鋅累積的問題，該類電池的發(fā)展受到循環(huán)壽命差和充放電性能差的限制。離子傳導(dǎo)膜可調(diào)控鋅沉積形貌和抑制枝晶生長(zhǎng)，在提高電池循環(huán)穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用。前期，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)通過膜材料荷電特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋅沉積方向和形貌的調(diào)控，從而大幅度提高鋅基液流電池的面容量和電池的循環(huán)穩(wěn)定性(Nat. Commun.，2018，9，3731)。

該工作在前期研究工作基礎(chǔ)上，將具有高導(dǎo)熱性和高機(jī)械強(qiáng)度的氮化硼納米片(BNNSs)引入到多孔基膜中制備出復(fù)合離子傳導(dǎo)膜。面向負(fù)極的BNNSs一方面可以有效改善電極表面溫度分布，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)鋅沉積形貌;另一方面，其高機(jī)械強(qiáng)度的特性可有效阻擋過度生長(zhǎng)的鋅枝晶對(duì)膜材料造成破壞，兩方面的協(xié)同作用可顯著提高電池的循環(huán)壽命。利用該膜組裝的堿性鋅鐵液流電池，在80 mA/cm2電流密度條件下穩(wěn)定運(yùn)行500次充放電循環(huán)(近800 h)無明顯衰減。即使在200 mA/cm2電流密度條件下，能量效率也超過80%。研究結(jié)果對(duì)鋅基電池中鋅負(fù)極的調(diào)控具有重要的借鑒意義。

相關(guān)研究成果發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、遼寧省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、山東省重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目、大連化學(xué)物理研究所自主部署基金等項(xiàng)目的支持。