“圖靈膜”為鋅電池開發提供新路徑

科技日報瀋陽8月5日電 （記者郝曉明）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，實現了高面容量、高電流密度條件下鋅均勻沉積過程，並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。相關研究成果發表在《美國化學會志》上。

可再生能源的快速發展，推動了以鋅化學為基礎的高能量密度儲能器件的開發和研究。鋅二次電池具有成本低、安全性高、能量密度高等優勢，且與水性電解質具有良好的相容性，在儲能領域特別是用户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象更明顯，嚴重影響了電池的循環壽命。”李先鋒研究員説，經過多次實驗，該團隊研發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，膜表面條紋的波峯和波谷可以通過控制微區載流子通量，從而有效調節鋅酸根（Zn(OH)42-）的分佈，並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，採用圖靈膜組裝的鹼性鋅鐵液流電池可以在超高面容量條件下穩定工作，這為高穩定鋅基二次電池的開發提供了新思路。