作者:沈春蕾 来源: 中国科学报 发布时间:2022-11-30
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中科院金属研究所
新一代液流电池储能技术研究获进展

 

本报讯(记者沈春蕾)近期,中科院金属研究所材料腐蚀与防护中心腐蚀电化学课题组在新一代低成本全铁液流电池储能技术领域取得了一系列进展。

水系液流电池技术以其本质安全、环境友好等优势,成为长时储能领域首选技术之一。但是,现阶段较高的钒价格,在一定程度上限制了技术成熟度最高的全钒液流电池技术规模化发展。全铁液流电池以中性氯化亚铁作为活性物质,成本低廉、环境友好、能量密度高,但铁负极存在析氢、水解和铁枝晶团簇问题,严重制约了铁负极和全铁液流电池的长期循环稳定性。

针对这一问题,研究人员在氯化亚铁水溶液中引入柠檬酸钠,强配体柠檬酸根通过羧基与Fe2+(铁离子)结合形成稳定的配位结构,改变了Fe2+在水溶液中固有的六水合结构形式,进而抑制水解及避免还原过程中的析氢反应,有效改善了Fe/Fe2+沉积-溶解反应的可逆性,组装的全铁液流电池实现了99.3%的电流效率、70%的能量效率和300圈循环100%的高容量保持率,循环寿命提升了11倍。

研究结果证明,配位化学设计策略可有效改进铁负极固有问题,为实现全铁液流电池铁负极高效沉积-溶解反应提供了新途径。相关研究成果发表于《材料化学杂志A辑》。

研究还发现,配位化学设计策略在提升全铁液流电池循环可逆性方面效果显著,但高结合能下铁配位结构的氧化还原电位会发生偏移,限制了全铁液流电池高功率输出特性。

针对这一问题,研究人员选取富含极性基团的极性溶剂DMSO作为负极溶液添加剂,得益于极性溶剂的双功能调控,组装的全铁液流电池可实现134 mW/cm2的输出功率密度、75%的能量效率和98.6%的容量保持率,循环稳定性提升了130%,为低成本长寿命全铁液流电池技术产业化开发提供了技术支撑。相关研究成果发表于Small。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/smll.202204356

https://doi.org/10.1039/D1TA07295A

《中国科学报》 (2022-11-30 第4版 综合)
 
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