新材料加持 規模儲能首選技術成本更低

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科技日報訊 （記者郝曉明）記者近日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，該所儲能技術研究部李先鋒研究員團隊在高性能、低成本鹼性體系液流電池用膜材料規模化製備及應用方面取得新進展，通過連續卷對卷式制膜工藝，實現了非氟陽離子傳導膜的大面積製備，以及其在鹼性體系液流電池儲能技術中的應用。

儲能是構建以新能源為主體的新型電力系統的關鍵，液流電池儲能技術具有安全、可靠、壽命長、效率高等優勢，是規模儲能的首選技術。因此，降低成本特別是降低液流電池關鍵材料——離子傳導膜材料的成本，對於推動液流電池的實用化進程尤為重要。

目前，鹼性體系液流電池用離子傳導膜的研究十分有限，全氟磺酸離子交換膜由於其優異的穩定性，成為目前液流電池乃至鹼性體系液流電池的首選膜材料。然而，全氟磺酸離子交換膜存在生產工藝複雜、生產過程中的副產物對環境與人類健康危害較大、價格昂貴，以及在鹼性體系下因離子傳導率低導致電池效率低等問題。

“開發低成本、結構可控、製備工藝簡單的非氟類陰離子交換膜有望解決這些問題，但在鹼性體系下，傳統非氟類陰離子交換膜——季胺型陰離子傳導膜上的季胺基團會發生霍夫曼消除和親核取代反應，使得該類膜穩定性較差。”研發人員介紹。

基於對鹼性體系離子傳導膜結構設計，以及對離子傳輸機理的深刻認識，研究團隊通過親電取代反應，合成製備出公斤級的磺化聚醚醚酮高分子聚合物樹脂，再利用連續卷對卷式制膜工藝，大面積批量製備出非氟陽離子交換膜材料，並實現了其在鹼性體系液流電池中的應用。

研究發現，該膜材料的剛性骨架結構及其電荷特性使其具有優異的耐鹼穩定性和電導率。該研究有望提高新一代液流電池性能，加速其從實驗室走向規模應用，並對降低新一代液流電池儲能技術成本、推進液流電池儲能技術實用化進程具有積極的促進作用。