Self-Assembled Construction of Ion-Selective Nanobarriers in Electrolyte Membranes for Redox Flow Batteries

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作者
Liang Zhai,Shengchao Chai,Tingting Li,Haibin Li,Siqi He,Haibo He,Xiang Li,Lixin Wu,Fengjing Jiang,Haolong Li
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:23 (22): 10414-10422 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03064
摘要

Ion-conducting membranes (ICMs) with high selectivity are important components in redox flow batteries. However it is still a challenge to break the trade-off between ion conductivity and ion selectivity, which can be resolved by the regulation of their nanostructures. Here, polyoxometalate (POM)-hybridized block copolymers (BCPs) are used as self-assembled additives to construct proton-selective nanobarriers in the ICM matrix to improve the microscopic structures and macroscopic properties of ICMs. Benefiting from the co-assembly behavior of BCPs and POMs and their cooperative noncovalent interactions with the polymer matrix, ∼50 nm ellipsoidal functional nanoassemblies with hydrophobic vanadium-shielding cores and hydrophilic proton-conducting shells are constructed in the sulfonated poly(ether ether ketone) matrix, which leads to an overall enhancement of proton conductivity, proton selectivity, and cell performance. These results present a self-assembly route to construct functional nanostructures for the modification of polymer electrolyte membranes toward emerging energy technologies.
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