記者從中國(guó)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(tuán)隊(duì)在鋅基電池的膜材料研究方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過膜材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高面容量、高電流密度條件下鋅均勻沉積過程，并對(duì)膜結(jié)構(gòu)調(diào)控鋅沉積過程的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地研究和探討。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)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(chǔ)的高能量密度儲(chǔ)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(shì)，且與水性電解質(zhì)具有良好的相容性，在儲(chǔ)能領(lǐng)域特別是用戶側(cè)儲(chǔ)能領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

“然而，鋅在沉積過程中容易產(chǎn)生鋅枝晶，且在高面容量、高電流密度條件下這種現(xiàn)象更明顯，嚴(yán)重影響了電池的循環(huán)壽命。”李先鋒研究員說，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)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(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(shè)計(jì)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(diào)節(jié)鋅酸根(Zn(OH)42-)的分布，并提供更多的鋅沉積空間。同時(shí)，膜形成過程中，表面配位的銅離子與Zn(OH)42-相互作用，進(jìn)一步誘導(dǎo)了鋅的均勻沉積。

據(jù)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。