來源：《中國網(wǎng)》
發(fā)布時間：2020-3-19
近日，大連化物所研究員李先鋒、張華民團(tuán)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(jìn)展。該團(tuán)隊將具有高導(dǎo)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(fù)合離子傳導(dǎo)膜，可顯著提高鋅基液流電池的循環(huán)壽命。
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(yīng)用前景。但是，由于鋅離子在負(fù)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(dǎo)膜，造成電池循環(huán)壽命下降。離子傳導(dǎo)膜是電池的關(guān)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(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。
此前，該研究團(tuán)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循環(huán)穩(wěn)定性。
近日，該研究團(tuán)隊將具有高導(dǎo)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(fù)合離子傳導(dǎo)膜。面向負(fù)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)槿岷偷摹笆項l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。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）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％。該研究結(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。
據(jù)了解，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、山東省重大科技創(chuàng)新項目等的支持。（胡靜 中國網(wǎng)溪桐）
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