大化所副所长李先锋，Joule！磺化聚醚-醚-酮膜实现高效液流电池

顶刊收割机 · 公众号 · · 2025-01-23 07:44

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氧化还原液流电池（RFB）有望用于长期电网规模的可持续能源存储。其中，离子交换膜是决定能量效率和循环稳定性的关键组件。然而，开发具有高离子电导率和对氧化还原活性电解质膜仍具有挑战性。

在此， 中国科学院大连化学物理研究所李先锋，英国帝国理工学院Song Qilei、Kim Jelfs等人 通过将三苯掺入聚（醚-醚-酮）中并进行磺化。结果显示，所得的微孔聚合物膜形成高度互连的水通道，促进电荷平衡离子运输。此外，该微孔膜显示出高离子电导率且不会影响对氧化还原活性物质的选择性。

基于此，该膜在碱性有机水和锌铁液流电池中表现出优异的稳定性、高功率密度和高达 700 mA cm ^-2 的工作电流密度

图1. 离子传导和选择性传输

总之，该工作展示了在一系列可在氧化还原液流电池中使用的三苯主链的微孔磺化聚（醚-醚-酮）膜。研究显示，该膜显示出阳离子和氢氧根离子的双重传输，这增强了氧化还原液流电池在能量效率、功率密度和工作电流密度方面的性能，超越了先前报道的膜的极限。因此，该项工作的分子工程设计将促进用于低成本氧化还原液流电池和电化学存储的新一代离子交换膜的开发。

图2. 电池性能

Sulfonated poly(ether-ether-ketone) membranes with intrinsic microporosity enable efficient redox flow batteries for energy storage, Joule 2024 DOI: 10.1016/j.joule.2024.11.012

李先锋 博士生导师，现任中国科学院大连化学物理研究所副所长、储能技术研究部部长。国家杰出青年科学基金获得者，国家万人计划“科技创新领军人才”，享受国务院政府特殊津贴。长期从事电化学储能技术特别是液流电池储能技术的基础研究和产业化开发工作。在 Energy Environ. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Adv. Mater., Chem. Soc. Rev., Sci. Bull. 等杂志发表SCI论文300余篇，引用18000余次，H因子74。授权发明专利300余件，国际授权专利10余件。担任Chinese Chemical Letters、Advanced Membranes、Renewables副主编，Science Bulletin执行编委, J. Energy Chem., Sustainable Energy & Fuels (RSC), 储能科学与技术等杂志编委。