大规模储能技术是提高可再生能源并网率和普及应用的关键技术，也是发展能源互联网、分布式发电、电力辅助调频、离网供电、安全备用电源等领域的关键使能技术。膜是液流电池的关键组件，它们在负室和正室中分离反应性材料，同时允许离子跨膜传输。液流电池的效率在很大程度上取决于这些膜的离子选择性和电导率。

　　近日，中国科学院大连化学物理研究所（DICP）的李宪峰和张华民开发了一种具有高选择性和导电性的超薄离子导电膜，可以提高液流电池的功率。研究结果发表在《自然通讯》上。

　　基于他们早前的研究（Environ.Sci.，2011，4，1676），李宪峰的小组发现离子导电膜的关键挑战是离子选择性和电导率之间的“折衷”。使用传统的相转化法构造的多孔膜具有曲折且连通性差的孔，导致较低的离子电导率。

　　相反复合膜具有支撑在基底上的单独调谐的选择层。李宪峰说：“具有非常薄的选择层和高导电性基材的复合膜有望克服离子选择性和电导率之间的折衷，并进一步提高液流电池的性能。”

　　因此李宪峰研究小组利用界面聚合来制造薄膜复合膜。复合膜具有超薄的交联聚酰胺选择层和高导电性支撑层。超薄选择层只有180 nm厚。它提供了非常短的离子转移途径，并且具有非常低的面积电阻。

　　交联的聚酰胺在水合氢离子和水合钒离子之间具有自由体积。钒离子由于其尺寸而具有很高的抗交叉性，因此使膜具有很高的离子选择性。

　　具有薄膜复合膜的液流电池可以在更高的电流密度下工作。这将允许使用较小的电池组以产生更高的功率并降低电池组的成本。

　　可以通过利用Grotthuss机理对沿水链和羧基的质子转移进行理论计算来进一步了解聚酰胺选择性层中的质子转移机理。结果为设计先进的离子选择膜提供了新思路，复合膜也可应用在液流电池。