储能技术是构建清洁、低碳、安全、高效能源体系的关键技术支撑。碱性锌铁液流电池储能技术具有成本低、安全性高、开路电压高、环境友好等特点，在分布式储能等领域具有很好的应用前景。目前，碱性锌铁液流电池仍存在由于锌枝晶及锌累积带来的稳定性等问题；此外，该电池运行工作电流相对较低（即电池功率密度低），导致系统成本偏高。
近年来，该团队通过离子传导膜的结构设计，通过调控离子传导膜的荷电特性（Nat. Commun.，2018）、导热特性（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）、机械强度（iScience，2018）等，实现了锌的均匀沉积，大幅提高了电池的循环寿命。
本工作中，为提高碱性锌铁液流电池工作电流密度，团队将水滑石纳米材料（LDHs）引入到碱性锌铁液流电池中，设计制备出高性能的水滑石复合离子传导膜。通过有效控制水滑石层间距大小，并利用水滑石层间丰富的氢键网络，团队提高了膜离子选择性和离子传导性。以水滑石复合离子传导膜组装的碱性锌铁液流电池，在200mA/cm2的工作电流密度条件下能量效率达到82%。此外，团队还与中科院武汉物理与数学研究所郑安民研究员合作，通过AIMD分子动力学模拟，揭示了复合膜中OH-以Grotthuss机理在LDHs层间进行快速传递的机理。该研究结果为高性能离子传导膜的设计提供了新的思路。
相关成果以题为“Layered Double Hydroxide Membrane with High Hydroxide Conductivity and Ion Selectivity for Energy Storage Device”于近日发表在《自然-通讯》（Nat. Commun.）上。该工作的第一作者是我所DNL17的2016级博士研究生胡静。该工作得到国家自然科学基金、中国科学院电化学工程实验室、中国科学院青年创新促进会、中国科学院交叉创新团队等项目的支持。（文/图 胡静）
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23721-9
