功能性离子对预载空心球通道增强碱性液流电池膜氢氧根离子传导研究

本研究针对碱性液流电池膜在高电流密度下能量效率骤降的难题，开发了[EMIm][PF6]功能离子对介导的空心碳球复合膜。该膜通过PF6?的离子-偶极作用促进水分子渗透，利用EMIm+削弱水分子间作用力，实现OH?的Grotthuss机制传导，在锌-铁和有机液流电池中分别实现10%和7.5%的能量效率提升，并有效抑制锌枝晶形成。

　　

研究人员开发了一种新型功能性离子对([EMIm][PF₆])介导的空心碳球(HCS)复合膜，用于提升碱性液流电池性能。该膜中PF₆^?通过离子-偶极作用促进水分子经HCS孔道渗透，而EMIm⁺在空腔内削弱水分子间相互作用，通过Grotthuss机制促进OH^?的跳跃式传导。在碱性锌-铁液流电池中，该膜在200 mA cm^?2条件下经过700次循环实现平均能量效率(EE)提升10%，同时有效抑制锌枝晶形成。应用于碱性有机液流电池时，在140 mA cm^?2条件下经过600次循环保持7.5%的EE提升，并表现出增强的放电容量和容量保持率。