全钒液流电池具有容量和功率可调、大电流无损深度放电、使用寿命长、易操作和维护、氧化还原电对由单一金属离子(钒离子)构成、无交叉污染等优点。因此，全钒液流电池非常适用于调峰电源系统、大规模光电转换系统、风能利用系统、电动汽车电源等方面。目前，全钒液流电池使用的隔膜通常是具有高质子传导率和优异化学稳定性等优点的全氟磺酸基隔膜材料，如美国杜邦公司生产的Nafion型系列膜。然而，Nafion型隔膜的钒离子渗透率高、质子选择性低，从而使电池的自放电严重，且其成本达到整个电池体系的40%以上。因此，亟待开发可替代Nafion膜的新型隔膜材料。具体研究内容如下：（1）采用新型功能单体合成及分子调控策略，开发具有新型分子结构的膜材料；（2）采用功能性增强剂引入策略，构建复合膜材料；（3）采用“实验+计算”的手段阐明所创制膜材料的失效机理。

 全钒液流电池工作原理图

代表性成果：

一、学术论文

[1] Wenjie Xu, Jun Long, Jun Liu, Huan Luo, Haorui Duan, Yaping Zhang*, Jinchao Li*, Xiujuan Qi, Liangyin Chu. A novel porous polyimide membrane with ultrahigh chemical stability for application in vanadium redox flow battery. Chemical Engineering Journal (2022) 428: 131203.

[2] Jinchao Li, Wenjie Xu, Wenheng Huang, Jun Long, Jun Liu, Huan Luo, Yaping Zhang*, Liangyin Chu. Stable covalent cross-linked polyfluoro sulfonated polyimide membranes with high proton conductance and vanadium resistance for application in vanadium redox flow battery. Journal of Materials Chemistry A (2021) 9: 24704-24711.

[3] Jinchao Li, Jun Liu, Wenjie Xu, Jun Long, Wenheng Huang, Yaping Zhang*, Liangyin Chu*. Highly ion-selective sulfonated polyimide membranes with covalent self-crosslinking and branching structures for vanadium redox flow battery. Chemical Engineering Journal （2022） 437: 135414.

[4] Jun Long, Wenheng Huang, Huiting Li, Liang Chen, Jinchao Li*, Jijun Chen, Aibing Lu, Yaping Zhang*. Construction and investigation of novel cross-linked fluorine-containing sulfonated polyimide membranes for VFB application. ACS Applied Materials & Interfaces (2024) 16: 32611−32618

[5] 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 (2024) 94: 112507.

[6] Jun Long, Wenheng Huang, Jingfeng Li, Yafei Yu, Bo Zhang, Jinchao Li*, Yaping Zhang*, Hao Duan. A novel permselective branched sulfonated polyimide membrane containing crown ether with remarkable proton conductance and selectivity for application in vanadium redox flow battery. Journal of Membrane Science (2023) 669: 121343.

[7] Jun Liu, Jun Long (共同第一作者), Wenheng Huang, Wenjie Xu, Xiujuan Qi, Jinchao Li*, Yaping Zhang*. Enhanced proton selectivity and stability of branched sulfonated polyimide membrane by hydrogen bonds construction strategy for vanadium flow battery. Journal of Membrane Science (2023) 665: 121111.

[8] Wenheng Huang, Jun Liu, Jun Long, Wenjie Xu, Xiujuan Qi, Jinchao Li*, Yaping Zhang*. Study on degradation mechanism of fluorine-containing branched sulfonated polyimide membrane for vanadium flow battery by density functional theory and ex situ experiments. Journal of Materials Science (2022) 57: 19420-19430.

[9] Jun Long, Wenjie Xu, Shoubin Xu, Jun Liu, Yanlin Wang, Huan Luo, Yaping Zhang*, Jinchao Li*, Liangyin Chu. A novel double branched sulfonated polyimide membrane with ultra-high proton selectivity for vanadium redox flow battery. Journal of Membrane Science (2021) 628: 119259.

[10] Wenjie Xu, Jun Long, Jun Liu, Yanlin Wang, Huan Luo, Yaping Zhang*, Jinchao Li*, Liangyin Chu, Hao Duan. Novel highly efficient branched polyfluoro sulfonated polyimide membranes for application in vanadium redox flow battery. Journal of Power Sources (2021) 485: 229354.

二、发明专利

[1] 张亚萍，李劲超，胥文杰，罗钢，黄文恒，龙俊，刘军，罗欢. 共价交联型多氟磺化聚酰亚胺质子交换膜的制备及应用，ZL 202110627114.9

[2] 李劲超，张亚萍，胥文杰，段浩，龙俊，刘军，汪妍林，罗欢. 一种自交联磺化聚酰亚胺膜的制备方法，ZL 202010435864.1

[3] 张亚萍，李劲超，龙俊，段浩，胥文杰，刘军，汪妍林，罗欢. 一种双支化节磺化聚酰亚胺膜的制备方法，ZL 202010435847.8

[4] 李劲超，张亚萍，刘军，胥文杰，罗钢，黄文恒，龙俊，罗欢. 一种支化-交联磺化聚酰亚胺膜的制备方法, ZL 202110969205.0

[5] 张亚萍，李建峰，李劲超，王磊，张帅. 一种魔芋葡甘露聚糖/杂多酸复合质子导电膜的制备方法，ZL 201310471923.0

[6] 张亚萍，李劲超，王磊，张帅. 一种磺化聚酰亚胺/二氧化钛复合质子导电膜的制备方法，ZL 201310230817.3

[7] 张亚萍，张帅，黄小东，张红平，张永德，罗学刚. 一种含支化结构的磺化聚酰亚胺质子导电膜的制备方法，ZL 201510504584.0

[8] 张亚萍，岳明珠，王磊. 一种磺化聚酰亚胺/壳聚糖复合质子导电膜的制备方法，ZL 201101318617.4

资助项目：

[1] 国家自然科学基金青年基金，（No. 22108230），在研。

[2] 四川省杰出青年科学基金，（No. 2024NSFJQ0063），在研。

[3] 四川省自然科学基金面上项目，（No. 2023NSFSC0303），在研。

[4] 国家自然科学基金面上项目，（No. 21878250），结题。

[5] 中国博士后科学基金面上项目，（No. 2020M683307），结题。

[6] 国家自然科学基金青年基金，（No. 21206138），结题。

[7] 四川省科技厅应用基础计划项目（重点），（No. 2016JY0220），结题。

[8] 四川省教育厅重点项目，（No. 12ZA181），结题。

[9] 四川钒钛产业发展研究中心开放项目，（No. 2018VTCY-Y-04），结题。