联系我们
  • 联系电话

    0731-88876089

  • 联系人

    李栋、杜瑜敏

  • 邮箱

    csuzyxh@sohu.com

  • 邮编

    410083

  • 学院地址

    湖南省长沙市中南大学资源循环研究院

金属所变革性水系液流电池新体系研究取得进展

来源:  发布时间:2022年07月07日 作者:

面对化石能源大量消耗造成的气候变化,我国提出了“碳达峰碳中和”重大决策部署,积极推进可再生能源的规模化利用,以实现高质量低碳转型发展。然而,以风能、太阳能为代表的可再生能源发电具有不连续性,严重影响智能电网安全稳定运行。大规模长时储能技术是解决这一问题的有效途径,这其中水系液流电池储能技术以其安全性高、循环寿命长等优势,成为电力系统储能的首选技术之一。

近期,某研究所课题组在高性能锌基液流电池领域取得进展,研究人员在深入理解碘氧化还原反应机制的基础上,提出了一种基于聚碘络合物的碘正极溶液,有效解锁了碘正极容量,实现了锌碘液流电池的高能长效循环运行。此外,他们以锌负极界面电化学行为调控为切入点,在锌负极电解液中引入烟酰胺,有效避免了锌枝晶并显著提升了锌负极沉积溶解反应可逆性,组装的锌铁液流电池实现了高效稳定运行。


5496


锌碘液流电池理论容量和能量密度高,但碘正极氧化反应生成的I2会进一步与I-络合形成I3-,极大限制了碘正极实际使用容量。针对这一问题,该研究在碘化钾正极溶液中引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP),单体NVP羰基上氧的孤对电子促进了I2中的I-I键断裂和I-O键的形成,进而生成可溶性聚碘络合物NVP-2I3-,避免了I2与I-络合形成I3-,有效解锁了碘正极容量。组装的锌碘液流电池放电容量显著提升了58%(115 Ah L-1),在70%能量效率下稳定循环600圈。研究结果证明了PVP作为一种经济高效添加剂可有效应用于锌碘液流电池碘正极,为释放碘正极容量和开发高性能锌碘液流电池提供了新的途径。


F77F


锌基液流电池锌负极成本低、能量密度高,但在中性水溶液中存在可逆性差、易腐蚀和产生锌枝晶等问题,严重制约了锌负极的长期循环稳定性。针对这一问题,研究人员在氯化锌溶液中加入烟酰胺(NAM),可有效重塑电极界面处Zn2+离子的溶剂化结构,促进Zn2+去溶剂化并抑制锌还原时氢气的析出,而从Zn2+溶剂化鞘层释放的NAM分子随后吸附在电极上,进一步调节Zn2+向电极界面的均匀扩散,抑制尖端效应。随着锌还原过程的持续进行,NAM分子在电极/溶液界面不断重复这种协同调制作用,最终形成均匀、无枝晶的锌沉积。


13A83


得益于此,组装的锌铁液流电池性能显著增强,在50 mA cm -2下充放电循环400次(约120 h)无明显容量衰减,并可实现185 mW cm-2的功率密度、98.9%的容量保持率和70%的能量效率,循环寿命提升了100%。该研究为高性能锌基液流电池开发提供了技术支撑。





文章标签:
分享: