大連化物所獲長壽命鋅基液流電池復合離子傳導膜新成果

　　近日，中科院大連化物所研究員李先鋒、張華民團隊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。將具有高導熱性、高機械強度的氮化硼納米片引入多孔基膜中，制備出復合離子傳導膜，可顯著提高鋅基液流電池的循環壽命。研究成果發表于德國《應用化學》。

　　鋅基液流電池儲能技術因具有成本低、安全性高、環境友好等特點，在分布式儲能領域展現出良好的應用前景。但是，由于鋅離子在負極被還原時，易沉積形成不同形貌（如樹枝狀、苔蘚狀、層狀等）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，造成電池循環壽命下降。離子傳導膜是電池的關鍵零部件之一，其特點對鋅沉積形貌、鋅枝晶生長過程具有重要影響，因此，合理的膜結構設計在提高電池循環穩定性方面發揮著重要作用。

　　此前，研究團隊發現，通過膜材料荷電特性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循環穩定性。

　　近日，研究人員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。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，調節鋅沉積形貌由尖銳的“樹枝狀”變為柔和的“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。這兩方面的協同作用可顯著提高電池的循環壽命。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，穩定運行500次充放電循環（近800小時）無明顯衰減。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%。

　　本項研究結果對鋅基電池中鋅負極的調控具有重要的借鑒意義。