中新網合肥4月27日電 (記者 吳蘭)中國科學技術大學徐銅文、楊正金教授團隊與合作者設計了一類新型離子膜——三嗪框架聚合物離子膜，解決了離子膜材料“傳導性-選擇性”相互制約的難題。
4月26日，該研究成果發表在國際學術期刊《自然》上。
據悉，這類膜材料展示出了近無摩擦的離子傳遞，實現了水系有機液流電池快充，電池充放電電流密度達到500 mA/cm2，是當前普遍報道值的5倍以上。
離子膜，在清潔能源、節能減排、能量轉換與儲存等方面有著廣泛的應用前景。比如，作為燃料電池和液流電池的關鍵部件的隔膜材料，就被稱為離子膜。
傳統的離子膜材料，用于傳導離子的通道不夠“堅固”，長時間使用后，結構會發生老化，從而導致性能下降。
該成果第一作者、徐銅文團隊博士后左培培用了一個形象的比喻：就像用篩子篩沙，最好的篩子是阻隔粗沙(選擇性)、篩選細沙并使其快速通過(傳導性)，但是篩子孔小的，粗沙過不去、細沙流得也慢(傳導性差)；篩子孔大的，粗沙細沙都能過去(選擇性差)。離子膜的研究重點，就是如何在膜內構筑僅允許“細沙”快速通過的高效通道。
研究團隊經過長期研究積累和大量實驗探索，設計了一類新型的“微孔框架聚合物離子膜”，提出了剛性微孔通道內“離子配位”機制，實現膜內近似無摩擦的離子傳導和水系有機液流電池的快充。
該成果涉及的微孔框架離子膜的設計理念，還可拓寬至其他功能化框架聚合物膜，并以此為基礎進行高性能膜材料的定向設計。據介紹，此類離子膜有望實現國產聚合物離子膜的“彎道超車”，為實現國家“雙碳”戰略目標和可持續發展提供技術支撐。(完)
