A sub-10 μm Ion Conducting Membrane with an Ultralow Area Resistance for a High-Power Density Vanadium Flow Battery

电流密度 流动电池 电导率 材料科学 电池(电) 功率密度 离子 功率(物理) Nafion公司 分析化学(期刊) 复合材料 化学 冶金 物理 热力学 色谱法 电极 电化学 生物化学 有机化学 物理化学 量子力学
作者
Mengqi Shi,Wenjing Lu,Xianfeng Li
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (18): 7576-7583 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acsaem.3c00646
摘要

With the outstanding features of high safety, high efficiency, and long lifespan, the vanadium flow battery (VFB) is well-suited for large-scale energy storage; however, it suffers from low power density. The high ion conductivity of membranes is very important to increase the performance of VFBs at high current densities and improve their power density. Here, we show a highly conductive free-standing sub-10 μm polybenzimidazole (PBI) membrane. The decrease in the membrane thickness contributes to shorter ion-transport pathways and lower resistance. The relatively loose cross-linked structure of the thin membrane provides sufficient free volume for ion transport. According to these results, the membrane exhibits an ultralow area resistance of 0.04 Ω cm2, much lower than that of commercial Nafion 115 membrane (0.20 Ω cm2), making the ion conductivity superior. Additionally, the sub-10 μm PBI membrane also shows a very high tensile strength of 45.5 MPa and high ion selectivity. The VFB assembled with a sub-10 μm PBI membrane delivers a high energy efficiency of approximately 80% at a high current density of 200 mA cm–2 and can run stably for more than 500 cycles without obvious performance decay. The increased performance of the VFB at a very high current density of 200 mA cm–2 contributes to its higher power density. Therefore, it is an available way to adopt free-standing sub-10 μm PBI membranes with high conductivity, selectivity, and mechanical stability to improve the power density of VFBs. Similarly, the application of it will also accelerate the practical application of VFB energy storage technology.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
LVEF完成签到,获得积分10
5秒前
力量发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
苌枫发布了新的文献求助10
6秒前
zzz完成签到,获得积分10
6秒前
9秒前
科目三应助力量采纳,获得10
9秒前
LVEF发布了新的文献求助10
11秒前
闰土完成签到 ,获得积分10
11秒前
呜呜呜应助雪山飞龙采纳,获得10
12秒前
12秒前
13秒前
liu66发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
xbf完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
KLAY发布了新的文献求助10
18秒前
20秒前
充电宝应助云烟成雨采纳,获得10
21秒前
周研完成签到,获得积分10
24秒前
ZZ完成签到,获得积分10
24秒前
打打应助可耐的代灵采纳,获得10
25秒前
25秒前
25秒前
蓝眸完成签到 ,获得积分10
25秒前
Jiang完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
26秒前
26秒前
lemonfang完成签到,获得积分10
26秒前
chunyu发布了新的文献求助20
26秒前
27秒前
28秒前
29秒前
充电宝应助蔬菜小鸟采纳,获得20
31秒前
周研发布了新的文献求助10
31秒前
lemonfang发布了新的文献求助10
31秒前
32秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de guyane 2500
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
The Dance of Butch/Femme: The Complementarity and Autonomy of Lesbian Gender Identity 500
Differentiation Between Social Groups: Studies in the Social Psychology of Intergroup Relations 350
生活在欺瞒的年代:傅树介政治斗争回忆录 260
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5878284
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6551553
关于积分的说明 15684073
捐赠科研通 4997330
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2693025
邀请新用户注册赠送积分活动 1635041
关于科研通互助平台的介绍 1592581