新型超薄膜材料 显著提升液流电池性能

突破性进展：超薄膜助力液流电池高效运行

6月21日，中国科学院大连化学物理研究所宣布，李先锋研究员团队与合作伙伴成功开发出一种新型界面交联策略，制备出厚度仅3微米的高稳定性超薄聚合物膜。该材料可将全钒液流电池的工作电流密度提升至300毫安/平方厘米，相关成果发表于《自然·化学工程》。

传统膜材料的局限性

聚合物离子选择性膜因成本低、易规模化生产，是目前液流电池的主流膜材料。然而，传统方法制备的聚合物膜存在孔结构无序的问题，难以精确筛分电池中的活性物质和载流子，影响电池效率。

创新解决方案：界面交联策略

研究团队提出了一种新型界面交联技术，将聚合物交联反应限制在有限空间内，形成由纳米级分离层和支撑层组成的超薄膜。测试表明：

1. 机械稳定性强：分离层的共价交联网络结构使薄膜即使厚度降至3微米，仍保持高机械强度。
2. 精准筛分功能：分离层孔径分布为1.8-5.4埃，与无机纳米多孔材料相似，可选择性阻隔活性物质并高效传导载流子。
3. 高效离子传输：超薄结构降低了离子传输阻力，在宽pH范围内表现出超低面电阻和活性物质渗透系数。

实际应用验证

团队将该膜应用于全钒液流电池，在300毫安/平方厘米的高电流密度下，电池能量效率超过80%。此外，该材料在碱性锌铁液流电池和水系有机液流电池中也展现出优异性能。通过调整交联剂类型，团队进一步证实了界面交联策略的普适性。

研究意义与前景

这项研究为设计高机械稳定性、低电阻的超薄膜提供了新思路，有望推动多种水系液流电池的工作电流密度和功率密度提升，助力清洁能源存储技术的发展。