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大連化物所研制出長(zhǎng)壽命鋅基液流電池用復(fù)合離子傳導(dǎo)膜
時(shí)間:2020-03-18 09:09來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 作者:郝曉明
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記者從中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所科研人員在長(zhǎng)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(guó)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(jì)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(duì)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?xiàng)l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(zhǎng)的尖銳鋅枝晶，避免其對(duì)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(shí)時(shí)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)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(shí)，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(zhǎng)到一定程度，便會(huì)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(duì)發(fā)現(xiàn)，通過膜材料電荷特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)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。
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