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大連化物所研制出長壽命鋅基液流電池用復(fù)合離子傳導(dǎo)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(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉,該所科研人員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,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。相關(guān)研究成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
 
       離子傳導(dǎo)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(tuán)隊將具有高導(dǎo)熱性和高機(jī)械強(qiáng)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。其中,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?ldquo;薯條狀”;另一方面,氮化硼納米片機(jī)械強(qiáng)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(yùn)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(fù)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(diǎn),在分布式儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。但由于鋅離子在負(fù)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(dǎo)膜,造成電池循環(huán)壽命下降。
 
       此前,該研究團(tuán)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(zé)任編輯:子蕊)
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