陈立桅

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123

聚合物微粒“泥浆”电池示意图。

随着人类对能源需求的持续提高，太阳能、风能等可再生能源的开发和利用备受关注。可再生能源发电的规模化发展需要与之相匹配的大规模、高效能量存储技术。液流电池是有潜力的大型电化学储能技术之一，具有储能规模大、循环寿命长、安全性高等优势1,2。发展更高储能密度、更低成本、可商业化应用的液流电池技术是实现国家能源安全和可持续发展的重大需求。液流电池的设计需要满足以下特点3,4：(1)正极和负极活性物质可以发生可逆、快速、工作电压较大的电化学氧化还原反应，且应当易于大规模合成；(2)高浓度活性物质在电解液中可稳定分散，无副反应，以保证高的能量密度和循环寿命；(3)所选用的离子交换膜需要具有高的离子电导率、低的膜电阻和低的活性物质渗透率，以确保长期的使用寿命。在液流电池新体系的探索中，具有氧化还原可逆性的有机物因其分子结构多样便于调控、来源广泛而备受关注5,6。但是很多有机活性材料存在溶解度低、化学稳定性差，容易发生副反应等问题，制约了其在液流电池中的应用和发展7。另一方面，离子交换膜作为液流电池的关键部件之一，对电池的性能也有重要影响。常用的质子交换膜虽然具有较高的质子传导率，但是通常离子渗透率较大；而阴离子交换膜虽然能较好地阻止渗透，但也存在面电阻较大的问题。……