近日，大連化學(xué)物理研究所儲能技術(shù)研究部(DNL17)李先鋒研究員、張華民研究員團隊在長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展。

鋅基液流電池(ZFBs)儲能技術(shù)因其具有成本低、安全性高、環(huán)境友好等特點，在分布式儲能領(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，在提高電池循環(huán)穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用。前期，研究團隊發(fā)現(xiàn)通過膜材料荷電特性可實現(xiàn)對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)熱性和高機械強度的氮化硼納米片(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，并進一步調(diào)節(jié)鋅沉積形貌;另一方面，其高機械強度的特性可有效阻擋過度生長的鋅枝晶對膜材料造成破壞，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《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。以上工作得到了國家自然科學(xué)基金項目、遼寧省自然科學(xué)基金重點項目、山東省重大科技創(chuàng)新項目、大連化學(xué)物理研究所自主部署基金等項目的支持。