液流电池：流动的能量稳定的供给本文转自：中国能源报能源俯

本文转自：中国能源报
能源俯拾皆是，能源供应却依然告急。广袤的西北地区蕴含大量“风”“光”等可再生能源，然而这些能源与处于用能中心的城市往往距离过远。当前，能源的远距离输送看似是解决矛盾的最佳选择。
长久以来，输电线路和电站充当着能源“搬运工” ，但总有难以跨越的沟沟坎坎，为了实现更灵活的电力供给，科研人员希望在能源收集和利用之间架起一座桥梁，创新储能方式。
【液流电池：流动的能量稳定的供给】中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）研究员李先锋团队深耕液流电池领域20余年，近日，该团队领衔的“新一代液流电池储能技术及产业化团队”获得2021年中国科学院科技促进发展奖。
“与传统电池不同，液流电池将液体电解质存储在外部，储能介质为水溶液，无着火爆炸风险，安全性高、寿命长，还可按需组合，实现功率与容量的自主调控，在电力系统储能领域具有广阔的应用前景。”李先锋说。

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从电池内部突破
电池看似是一个黑匣子，实际内部有着复杂的结构，主要由隔膜、双极板、电极等关键材料和核心部件构成。“提高储能电池性能需兼顾局部和整体，研发过程需考虑多种因素的相互作用和影响。”李先锋说。
膜材料主要起着阻隔正负极，传输离子的作用。“膜的离子传导性越高，质子通过的速度越快，但离子选择性会随之变差，导致膜两侧的离子互相‘穿梭’ ，增加电池副反应，影响电池性能。”大连化物所高级工程师史丁秦说，因此，如何平衡膜的离子传导性和离子选择性，开发出两者兼具的新型隔膜材料，是科研人员要解决的关键技术问题。
为了阻止离子从膜的一侧穿梭到另一侧，研究人员致力于膜离子传输机理的研究，通过切断离子在隔膜内的传输通路，提高膜离子选择性，但此法依然无法完全解决两者的平衡问题。
李先锋团队在研究过程中发现，液流电池电解液中不同离子的半径大小不同， “能否通过调控膜的孔径大小来实现离子的选择性传输呢？”带着这一想法，团队踏上研发多孔离子传导膜材料的新征程。
微观世界复杂多变，调控困难，研究了相当一段时间均未能取得突破，但对于“能否走得通这条路” ，团队从未动摇。最终，他们从创新分子结构入手，突破了膜离子传导性与离子选择性之间的制衡，制备出高选择性、高传导性、低成本的多孔离子传导膜材料，并成功实现批量化生产。
双极板是电池的又一关键材料，起到将每节单电池串联成电堆与集流的作用。与膜材料类似，双极板材料也面临“双高”矛盾。“碳含量越高，导电性越强，但韧性会变差，不利于电堆压紧组装。”大连化物所博士刘涛说，研发具有导电性、韧性双高的新型双极板材料是团队的主要攻关目标。
近年来，团队着眼于双极板材料的创新和结构设计，将多尺度及多维度的碳粉颗粒融于聚合物增韧网络中，成功构建出更发达的导电网络。
然而，目前市场上碳粉和聚合物材料不计其数，如何从众多的材料中找到最佳的材料和配比成为需要迫切解决的问题。团队曾为此试验过上千种配方。“即使配方确定了，仍不足以满足实际应用，还要保证制备和规模化生产的需要，提高材料的生产效率，降低成本。”刘涛说。

液流电池：流动的能量 稳定的供给

液流电池：流动的能量稳定的供给