近日，大连化物所储能技术研究部李先锋研究员、张华民研究员带领研究团队在碱性锌基液流电池离子传导膜研究方面取得新进展，研究成果发表于《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater.）上。
锌基液流电池储能技术以储量丰富的锌作负极活性物质，具有成本低、安全性高、开路电压高和环境友好等特点，在分布式储能领域具有良好的应用前景。
碱性锌基流动电池（zfbs）由于其低成本和高能量密度的吸引人的特性，对可再生能源的储存产生了极大的兴趣。然而，我们迫切需要一种具有高稳定性、高选择性和高离子导电性的膜。本文研制了一种具有高抗碱微孔中空球体的经济混合基质膜。具有优异的化学和机械稳定性，dm+hm可为碳毛毡(cf)||zn@cf对称流动电池达到100maH cm−2的高面积容量，并由此呈现出500个稳定的周期，其中库仑效率为98.6%，在80ma cm−2的条件下，碱性锌-铁流电池的能量效率为88.3%。此外，在矩阵内有44%的空心球体，dm+hm可以大大缩短离子传输途径，并产生一个非常高的功率密度电池。用dm+hm组装的千瓦堆显示了非常令人印象深刻的性能，进一步证实了这种可伸缩的用于碱性zfbs的混合基层膜的实用性。
目前，锌基液流电池的关键问题为锌负极的枝晶、累积和脱落，从而导致电池循环稳定性差。膜在调控锌沉积形貌和抑制枝晶生长从而提高电池运行可靠性方面发挥了重要作用。前期，研究团队通过调节多孔离子传导膜的负电荷性质可实现对锌沉积方向和形貌的调控，从而大幅度提高锌基液流电池的面容量和电池的循环稳定性（Nat. Commun., 2018）。
研究人员选用商业化聚乙烯多孔膜（<20美元/平方米）为基膜，原位将功能化空心球引入到基膜中制备出混合基质多孔膜，其中空心球极大地缩短离子传输路径，显著提高电池的功率密度。此外，选用的空心球在碱中具有优良的稳定性。所制得的膜具有优良的机械性能可有效抑制锌枝晶的生长，进而大幅度提高锌基液流电池的循环稳定性，利用该膜材料组装的碱性锌铁液流单电池，在80mA/cm2充放电条件下，能量效率超过了88%。
本项研究工作为高功率密度锌基液流电池的开发提供了很好的指导作用。