記者從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，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展。該團隊通過膜材料的結構設計，實現(xiàn)了高面容量、高電流密度條件下鋅均勻沉積過程，并對膜結構調控鋅沉積過程的機理進行了詳細地研究和探討。相關研究成果發(fā)表在《美國化學會志》上。

可再生能源的快速發(fā)展，推動了以鋅化學為基礎的高能量密度儲能器件的開發(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，且與水性電解質具有良好的相容性，在儲能領域特別是用戶側儲能領域具有較好的應用前景。

“然而，鋅在沉積過程中容易產生鋅枝晶，且在高面容量、高電流密度條件下這種現(xiàn)象更明顯，嚴重影響了電池的循環(huán)壽命。”李先鋒研究員說，經過多次實驗，該團隊研發(fā)出一種具有表面有序波動條紋的新型聚合物膜——圖靈膜，可以實現(xiàn)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控制微區(qū)載流子通量，從而有效調節(jié)鋅酸根(Zn(OH)42-)的分布，并提供更多的鋅沉積空間。同時，膜形成過程中，表面配位的銅離子與Zn(OH)42-相互作用，進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(wěn)定工作，這為高穩(wěn)定鋅基二次電池的開發(fā)提供了新思路。