Infomat.| 杜菲教授团队综述 水系解耦电池:探索功能性离子交换膜的作用

日期:2024-06-17

        近日,吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室杜菲教授与姜珩教授从离子选择性膜和载流子种类的角度,总结了最新的基于解耦电解质的水系解耦电池。相关成果以“Aqueous decoupling batteries: exploring the role of functional ion-exchange membrane”为题发表于《InfoMat》。

       由于其低成本、高安全、环保和可规模化的固有优势,水系电池已成为发展安全储能的有力候选者。然而,传统水系电池由于受限于水溶液狭窄的电化学稳定电压窗口1.23 V,传统水系电池的低能量密度不足以满足目前的储能需求。现有的解决策略包括:“盐包水”型电解液、分子拥挤型电解液、局部高浓度型电解液等。尽管,这类电解液改性手段提高了电压窗口,却带来了电池反应动力学慢、成本提高的问题。最近在水系电池解耦方面的进展为克服这一挑战提供了一种新的解决方案,即分离正极电解质和负极电解质,从而将理论电压窗口扩展到超过3 V。然而,如何实现目标载流子的快速交换和防止电解质的交叉污染,成为了实现解耦电池稳定运行的关键。

         针对上述问题,研究团队从解耦电池的“守门神”–离子选择性膜(ISM)出发,全面概述了水系电池解耦方面的最新进展,重点介绍了不同类型ISM在不同氧化还原电对中的应用。此外,对于商业离子交换膜选择性不足的问题,我们也总结了多种自主制备的ISM及其电化学性能。最后,通过总结当前ISM面临的挑战,从生产成本、选择渗透性与电导率之间的平衡、离子交换多样化等三个方面,展望了未来水系解耦电池发展的潜在途径。

Copyright 2023 SHIYU YAO . JINGYI LIU. SHUORAN ZHANG

Scroll to Top