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12
2026
-
05
Angew: 咪唑阳离子链构建有机体系离子传导膜
作者：
背景
随着风能、太阳能等可再生能源的发展，高能量密度储能技术成为关键需求。相比传统水系体系，非水液流电池具有更宽电化学窗口（>4 V）和更高能量密度潜力，但其核心膜材料却面临更严苛挑战：有机溶剂稳定性 + 高离子电导 + 低物质交叉难以兼顾。商业膜（如Celgard）在有机电解液中要么导电性不足，要么发生严重溶胀，导致活性物质交叉严重、循环寿命短。因此，开发能够在有机体系中实现快速离子传输且结构稳定的膜材料成为关键。
创新
近日，华东理工大学徐至教授团队联合南京工业大学黄康教授团队提出“动态离子传导间隔子策略”，通过咪唑阳离子侧链构建适用于有机体系的传导网络。核心在于将咪唑阳离子接枝到交联聚苯并咪唑骨架上，形成既稳定又具动态传导能力的结构。交联结构赋予膜优异的有机溶剂耐受性，而咪唑阳离子侧链则作为“离子传导间隔子”，在膜内部形成连续传输路径。在这一环境中，阴离子（如BF₄⁻）不再依赖传统扩散，而是通过“跳跃机制”在相邻位点之间快速迁移，大幅提升传导效率。同时，合理的通道结构有效抑制活性物质渗透，实现导电与阻隔的协同优化。由此，膜在DMF电解液中实现高达2.1 mS·cm⁻¹的离子电导率（远高于商业膜0.45 mS·cm⁻¹），并保持*低的活性物质渗透率。在电池测试中，系统稳定运行超过330个循环，能量效率显著优于商业对照体系。
意义
该工作从传导机制出发，将传统“扩散主导”模式转变为“跳跃主导”，为非水体系中的离子传输提供了全新思路。通过构建动态传导环境，成功解决了有机体系中离子迁移缓慢的核心瓶颈。更重要的是，这种“结构稳定+动态传导”的协同设计，实现了多性能的统一，为非水液流电池膜材料提供了可行路径。同时，该策略具有良好的通用性，可推广至其他有机电解质体系与电化学装置。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/b2QzHGAGCMF8hCHBZ3AAPw
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