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大連化物所制備出高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜
日期:2021-06-22   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:simaran_sxj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲能技術(shù)研究部研究員李先鋒、副研究員袁治章團隊在堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜方面取得進展,制備出高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜。

儲能技術(shù)是構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效能源體系的關(guān)鍵技術(shù)支撐。堿性鋅鐵液流電池儲能技術(shù)具有成本低、安全性高、開路電壓高、環(huán)境友好等特點,在分布式儲能等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。目前,堿性鋅鐵液流電池仍存在由于鋅枝晶及鋅累積帶來的穩(wěn)定性等問題;此外,該電池運行工作電流相對較低(即電池功率密度低),導(dǎo)致系統(tǒng)成本偏高。

近年來,該團隊通過離子傳導(dǎo)膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過調(diào)控離子傳導(dǎo)膜的荷電特性(Nat. Commun.,2018)、導(dǎo)熱特性(Angew. Chem. Int. Ed.,2020)、機械強度(iScience,2018)等,實現(xiàn)了鋅的均勻沉積,大幅提高了電池的循環(huán)壽命。

該研究中,為提高堿性鋅鐵液流電池工作電流密度,研究團隊將水滑石納米材料(LDHs)引入到堿性鋅鐵液流電池中,設(shè)計制備出高性能的水滑石復(fù)合離子傳導(dǎo)膜。通過有效控制水滑石層間距大小,并利用水滑石層間豐富的氫鍵網(wǎng)絡(luò),研究團隊提高了膜離子選擇性和離子傳導(dǎo)性。以水滑石復(fù)合離子傳導(dǎo)膜組裝的堿性鋅鐵液流電池,在200 mA/cm2的工作電流密度條件下能量效率達到82%。此外,團隊還與中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員鄭安民合作,通過AIMD分子動力學(xué)模擬,揭示了復(fù)合膜中OH-以Grotthuss機理在LDHs層間進行快速傳遞的機理。該研究結(jié)果為高性能離子傳導(dǎo)膜的設(shè)計提供了新思路。

相關(guān)研究成果以Layered Double Hydroxide Membrane with High Hydroxide Conductivity and Ion Selectivity for Energy Storage Device為題,于近日發(fā)表在《自然-通訊》(Nat. Commun.)上。大連化物所2016級博士研究生胡靜為論文第一作者。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、中科院電化學(xué)工程實驗室、中科院青年創(chuàng)新促進會、中科院交叉創(chuàng)新團隊等項目的支持。


高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜 

原標(biāo)題:大連化物所制備出高性能堿性鋅鐵液流電池離子傳導(dǎo)膜
 
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來源:大連化學(xué)物理研究所
 
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