AquaPIM液流電池膜。

伯克利實驗室的研究人員正在測試AquaPIM液流電池膜。

安裝了離子選擇性AquaPIM膜（米色）的液流電池示意圖。

可再生能源的存儲問題一直困擾著人類。為了解決這個問題，工程師為電網(wǎng)設(shè)計了巨型電池：液流電池，它能夠?qū)㈦娔艽鎯υ谝后w電解質(zhì)中。然而到目前為止，電力公司都還沒有找到一種經(jīng)濟、高效且可靠的液流電池，來為成千上萬的家庭提供長期、穩(wěn)定的儲能、供能服務(wù)。

據(jù)techxplore.com網(wǎng)站11月7日報道，美國能源部勞倫斯bull伯克利國家實驗室的研究人員開發(fā)的電池薄膜技術(shù)，可能是一種妥善解決儲能問題的方案。研究人員以聚合物AquaPIMs為原料，開發(fā)了一種多功能、廉價電池膜。這種聚合物膜使長壽命、低成本柵極電池的制造具備了可行性。研究人員還開發(fā)了一個簡單的模型，可以用于分析不同電池薄膜對電池壽命的影響。這對液流電池技術(shù)的早期研發(fā)過程有巨大的推動作用。能量存儲研究聯(lián)合中心（JCESR）首席研究員、伯克利實驗室研究人員、項目負責(zé)人BrettHelms說：基于AquaPIM的膜技術(shù)可以加速液流電池的市場開發(fā)。其他研究人員通過使用我們的技術(shù)和經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，可以快速地評估電池組件的情況。這可以節(jié)約大量的時間和資源。

大多數(shù)柵極電池使用的化學(xué)物質(zhì)都是高堿性的，而現(xiàn)在使用的先進電池膜（如氟化聚合物膜）卻是為酸性化學(xué)反應(yīng)設(shè)計的。Helms介紹說，電池膜的成本可以占到電池總成本的15%~20%。論文第一作者、Helms實驗室研究人員MirandaBaran補充說：由此可見，以高性能替代品替換氟化膜，是降低液流電池成本的有效方法。

Helms等在前期實驗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)偕胺肟修飾的電池膜，能使離子在陽極和陰極之間快速移動。后來，他們還證實，AquaPIM膜在堿性電解液中非常穩(wěn)定。這種穩(wěn)定性有效抑制了AquaPIM膜孔的坍塌，使其能維持導(dǎo)電性。

在評估AquaPIM膜性能時，研究人員開發(fā)了一個模型，建立了電池性能與膜性能的聯(lián)系。在該模型的幫助下，研究人員無需制造出完整的電池設(shè)備，就能預(yù)測液流電池的壽命和效率。并且，新模型也可以用于其他電池化學(xué)物質(zhì)和電池膜的研究。Helms說：一般來講，你需要等上幾周、甚至幾個月，才能弄清楚電池的壽命。而我們設(shè)計的模型，可以把時間縮短到幾個小時或幾天。

研究人員下一步的計劃是將AquaPIM膜用于金屬-無機物和有機物-聚合物等類型的液流電池的化學(xué)反應(yīng)。他們預(yù)測，AquaPIM膜與其他類型的堿性鋅電池也有良好的兼容性。