I ricercatori guidati dal prof. Li Xianfeng del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno recentemente sviluppato una membrana composita per batterie a flusso a lunga durata a base di zinco. Il loro studio è stato pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

La batteria a flusso a base di zinco (ZFB) ha attirato molta attenzione come applicazione di accumulo di energia stazionaria grazie al suo basso costo, intrinseca elevata sicurezza e rispetto dell'ambiente. Però, il suo sviluppo è limitato dalla scarsa durata del ciclo e dalle scarse prestazioni di carica-scarica, principalmente a causa di problemi di dendrite/accumulo di zinco.

Le membrane conduttrici di ioni svolgono un ruolo importante nella regolazione della morfologia della deposizione di zinco e nell'inibizione della crescita dei dendriti, migliorando così la stabilità ciclistica della batteria.

Nella fase iniziale della loro ricerca, Il gruppo di Li ha regolato la direzione e la morfologia della deposizione di zinco modulando le proprietà di carica negativa della membrana porosa conduttrice di ioni, migliorando così la capacità dell'area e la stabilità del ciclo delle batterie a flusso a base di zinco (Nat. Comune, 2018).

Sulla base del loro lavoro precedente, i ricercatori hanno quindi sviluppato una membrana composita rivestendo nanofogli di nitruro di boro (BNNS) che presentano un'elevata conduttività termica e resistenza meccanica su un substrato di membrana porosa.

Lo strato in scaglie di BNNS rivolto verso l'elettrodo negativo funge da portatore di calore, migliorando così la distribuzione della temperatura superficiale dell'elettrodo e regolando ulteriormente la morfologia dello zinco. Inoltre, la sua elevata resistenza meccanica impedisce allo zinco metallico di danneggiare la membrana.

L'effetto sinergico di questi due fattori può migliorare la durata del ciclo degli ZFB. Le batterie alcaline di flusso zinco-ferro assemblate con questa membrana possono funzionare stabilmente per 500 cicli di carica-scarica (~800 h) con una densità di corrente di 80 mA cm ^-2 senza significative attenuazioni.

Più importante, è possibile ottenere un'efficienza energetica superiore all'80% anche a 200 mA cm ^-2 . Questi risultati possono servire come riferimento per la regolazione degli anodi di zinco nelle batterie a base di zinco.