2024年6月8日，本团队在《Journal of Energy Storage 》（影响因子=9.4）上在线发表了题为“Investigation of branched sulfonated polyimide membranes containing self-synthesized trianhydride monomer for vanadium flow battery via a combined theoretical-experimental strategy”的研究成果。该成果由西南科技大学、内江师范学院、中国科学技术大学、四川东材科技集团股份有限公司、四川轻化工大学等单位合作完成。

磺化聚酰亚胺膜被视为Nafion膜的潜在替代者，但其在钒液流电池（VFB）应用中性能和寿命方面仍然存在一定的局限性。本研究通过亲核取代反应合成了新型支化酸酐单体，并制备了理论磺化度为40%-70%的支化磺化聚酰亚胺（BSPI）膜。与商用Nafion 212膜相比，在100-300 mA cm^-2下，BSPI-60膜表现出更高的库仑效率（97.2%-99.3%）和能量效率（85.6%-69.5%）。在140 mA cm⁻²下，VFB的能量效率可达到80%，并在进行了500次充放电循环后未出现化学结构和形貌变化，说明其具有良好的稳定性。此外，通过密度泛函理论和分子动力学模拟，阐明了BSPI-60膜化学/尺寸稳定性和质子传导增强的内在原因。综上所述，本研究为应用于VFB膜材料的结构设计提供了实践价值和理论参考。

本研究工作得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金、材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金等项目的支持。

Wenheng Huang, Jun Long, Huiting Li, Liang Chen, Jinchao Li*, Qianqian Liang, Xuedan Chen, Zhengjin Yang*, Yingze Song, Yaping Zhang*, Investigation of branched sulfonated polyimide membranes containing self-synthesized trianhydride monomer for vanadium flow battery via a combined theoretical-experimental strategy, Journal of Energy Storage 94 (2024) 112507.