“圖靈膜”為鋅電池開(kāi)發(fā)提供新路徑

記者從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所研究員李先鋒團隊在鋅基電池的膜材料研究方面取得新進(jìn)展。該團隊通過(guò)膜材料的結構設計，實(shí)現了高面容量、高電流密度條件下鋅均勻沉積過(guò)程，并對膜結構調控鋅沉積過(guò)程的機理進(jìn)行了詳細地研究和探討。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì )志》上。

可再生能源的快速發(fā)展，推動(dòng)了以鋅化學(xué)為基礎的高能量密度儲能器件的開(kāi)發(fā)和研究。鋅二次電池具有成本低、安全性高、能量密度高等優(yōu)勢，且與水性電解質(zhì)具有良好的相容性，在儲能領(lǐng)域特別是用戶(hù)側儲能領(lǐng)域具有較好的應用前景。

“然而，鋅在沉積過(guò)程中容易產(chǎn)生鋅枝晶，且在高面容量、高電流密度條件下這種現象更明顯，嚴重影響了電池的循環(huán)壽命。”李先鋒研究員說(shuō)，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗，該團隊研發(fā)出一種具有表面有序波動(dòng)條紋的新型聚合物膜——圖靈膜，可以實(shí)現高面容量、高電流密度下的鋅均勻沉積。

李先鋒研究員介紹，在圖靈膜的設計中，膜表面條紋的波峰和波谷可以通過(guò)控制微區載流子通量，從而有效調節鋅酸根(Zn(OH)42-)的分布，并提供更多的鋅沉積空間。同時(shí)，膜形成過(guò)程中，表面配位的銅離子與Zn(OH)42-相互作用，進(jìn)一步誘導了鋅的均勻沉積。

據悉，在較高電流密度下，采用圖靈膜組裝的堿性鋅鐵液流電池可以在超高面容量條件下穩定工作，這為高穩定鋅基二次電池的開(kāi)發(fā)提供了新思路。