储能器件的发展对离子传输速度快、选择性强的膜提出了很高的要求。层状双氢氧化物（LDHs）具有均匀的层间走廊和丰富的羟基共价键合在二维（2D）主体层内，因而成为高性能膜的极佳候选材料。然而，有关LDHs用于离子分离的研究很少，而关于LDHs中离子输运行为的深入研究更是少之又少。
近日，中科院大连化物所李先锋研究员，袁治章副研究员，中国科学院武汉物理与数学研究所郑安民研究员报道了开发了一种用于液流电池的MgAl基LDHs复合膜，它具有快速和选择性的离子传输。清晰的层间走廊与沿2D表面的强氢键网络相结合，使得LDHs复合膜具有高选择性和极出色的10−2 S cm−1量级的氢氧化物离子电导率。
文章要点
1）研究人员利用从头算分子动力学（AIMD）模拟提供了OH-在受限层间廊道中传输行为的直接信息，揭示了LDH通道中快速的氢氧化物离子传输行为归因于廊道中羟基、层间阴离子和水分子之间的相互作用。
2）为了验证LDHs基膜的实用性，基于该膜组装的碱性Zn-Fe液流电池在200 mA cm−2的电流密度下，库仑效率可达98%以上，能量效率可达82%以上，与最近报道的Zn基液流电池相比，具有很强的竞争力。
这项研究展示了LDHs复合膜的选择性离子传输及其在高效、稳定的碱性液流电池中的应用，可以启发LDHs在其他能源相关器件中的应用，并丰富膜的发展。
参考文献
Hu, J., Tang, X., Dai, Q. et al. Layered double hydroxide membrane with high hydroxide conductivity and ion selectivity for energy storage device. Nat Commun 12, 3409 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-23721-9
https://doi.org/10.1038/s41467-021-23721-9
