科研新突破：高性能液流电池用超薄聚合物膜材料诞生

聚合物离子选择性膜凭借成本低、易于规模化制备的优势，成为当下市场主流的液流电池膜材料。然而，传统制备方法得到的聚合物膜存在明显缺陷，其孔结构不规则且无序，与具有周期性、规整有序孔结构的无机纳米多孔材料（如 MOF、COF）差异显著，这使得它难以精准筛分液流电池的活性物质和载流子，选择性和渗透性相互制约，存在 Trade - off 效应。

为打破这一困境，李先锋团队创新性地提出界面交联新策略。该策略将聚合物交联反应限制在有限的界面空间内，制备出的超薄聚合物膜由纳米级分离层和支撑层构成。测试显示，分离层中稳固的共价交联网络结构大幅提高了膜的机械稳定性，其横向拉伸强度和纵向硬度均超越商业化的 Nafion 212 膜，成功将膜材料厚度降低至 3μm。

研究发现，该膜材料分离层的孔径分布在 1.8Å 至 5.4Å 之间，与规整孔道结构的无机纳米多孔材料相似，形成了 “准有序” 网状交联结构。这一孔径范围恰到好处，位于液流电池活性物质和载流子的尺寸区间，既能

实现对活性物质的精确筛分，又能保证载流子的快速传导。同时，纳米级分离层以及整体膜厚度的减小，降低了离子传输阻力，使得超薄膜在宽 pH 范围内都呈现出超低的面电阻和活性物质渗透系数，成功突破了聚合物膜选择性和渗透性的制约难题。

在实际应用测试中，科研人员将该膜材料应用于全钒液流电池。令人惊喜的是，在 300mA/cm² 的高电流密度下，电池能量效率超过 80%。不仅如此，该超薄膜在碱性锌铁液流电池和水系有机液流电池中同样表现卓越，在高电流密度下性能优异。研究人员通过改变交联剂类型，进一步验证了这一界面交联策略的普适性。

此项研究为设计具备高机械稳定性、超低面电阻和渗透系数的超薄膜开拓了新思路，有望全面提升多种水系液流电池的工作电流密度和功率密度，为液流电池的发展注入新的活力。