大連化物所研制出長壽命鋅基液流電池用復合離子傳導膜

時間:2020-03-18 09:09來源:科技日報 作者:郝曉明
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       記者從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，該所科研人員在長壽命鋅基液流電池復合離子傳導膜研究方面取得新進展，制備出復合離子傳導膜，可顯著提高鋅基液流電池的循環(huán)壽命。相關(guān)研究成果發(fā)表于《德國應用化學》上。
 
       離子傳導膜是電池的關(guān)鍵零部件之一，合理的膜結(jié)構(gòu)設(shè)計在提高電池循環(huán)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。中科院大連化物所李先鋒研究員、張華民研究員團隊將具有高導熱性和高機械強度的氮化硼納米片引入多孔基膜中，即在基膜中加入一層氮化硼納米片，制備出復合離子傳導膜。其中，面向負極的氮化硼納米片一方面可使電極表面溫度均勻分布，調(diào)節(jié)鋅沉積形貌由尖銳的“樹枝狀”變?yōu)槿岷偷?ldquo;薯條狀”；另一方面，氮化硼納米片機械強度高，可有效阻擋過度生長的尖銳鋅枝晶，避免其對膜材料造成破壞。這兩方面的協(xié)同作用可顯著提高電池的循環(huán)壽命。
 
       據(jù)介紹，利用該膜組裝的堿性鋅鐵液流電池，在80毫安每平方厘米電流密度條件下，穩(wěn)定運行500次充放電循環(huán)近800小時時并未明顯衰減，即使在200毫安每平方厘米電流密度條件下，能量效率也超過80%，這對鋅基電池中鋅負極的調(diào)控具有重要的借鑒意義。
 
       鋅基液流電池儲能技術(shù)因具有成本低、安全性高、環(huán)境友好等特點，在分布式儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應用前景。但由于鋅離子在負極被還原時，易沉積形成如樹枝狀、苔蘚狀、層狀等不同形貌的金屬鋅，其中具破壞性的樹枝狀金屬鋅即“鋅枝晶”生長到一定程度，便會刺破離子傳導膜，造成電池循環(huán)壽命下降。
 
       此前，該研究團隊發(fā)現(xiàn)，通過膜材料電荷特性可實現(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循環(huán)穩(wěn)定性。
 
(責任編輯：子蕊)
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