中新網(wǎng)北京4月4日電 (記者 孫自法)記者從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉，該所李锳研究員、唐奡研究員團(tuán)隊(duì)在新型低成本鐵基液流電池儲(chǔ)能技術(shù)研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。他們的最新研究結(jié)果證明，電極界面優(yōu)化設(shè)計(jì)可有效提升鐵負(fù)極性能，從而為實(shí)現(xiàn)全鐵液流電池高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了新途徑。
據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，在諸多新型儲(chǔ)能技術(shù)路線中，以全釩液流電池為代表的液流電池儲(chǔ)能技術(shù)，本質(zhì)安全、可靈活部署，因此成為長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中的首選電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)路線。其中，研發(fā)低成本液流電池新體系新技術(shù)，是解決現(xiàn)階段液流電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸的有效途徑。
本次研究相關(guān)示意圖：a.低溫全鐵液流電池功率密度與電壓曲線；b.低溫電池循環(huán)與倍率性能。中國科學(xué)院金屬研究所/供圖在本項(xiàng)研究中，中國科學(xué)院金屬所團(tuán)隊(duì)以鐵負(fù)極氧化還原反應(yīng)可逆性為切入點(diǎn)，先后通過電極界面缺陷設(shè)計(jì)和極性溶劑調(diào)控，成功實(shí)現(xiàn)了充放電過程中鐵單質(zhì)在電極纖維表面的均勻沉積和溶解。
通過在電極界面進(jìn)行金屬刻蝕處理，使得電極纖維表面富含缺陷結(jié)構(gòu)，有效調(diào)控了二價(jià)鐵離子在電極界面的沉積反應(yīng)成核特性，促進(jìn)了鐵沉積反應(yīng)均一性及氧化還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并利用理論計(jì)算和仿真分析揭示出二價(jià)鐵離子在碳缺陷處的雜化作用增強(qiáng)機(jī)制及鐵沉積過程演化規(guī)律。得益于此，研究團(tuán)隊(duì)組裝的全鐵液流電池實(shí)現(xiàn)了每平方厘米80毫瓦的功率密度和250圈循環(huán)99%的電流效率，循環(huán)穩(wěn)定性有效提升了10倍。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還通過在溶液中引入極性溶劑，利用極性分子與氫鍵相互作用，成功弱化了溶液的水合氫鍵網(wǎng)絡(luò)，將電解液凝固點(diǎn)有效降低到-20°C以下，并且協(xié)同提升鐵負(fù)極電化學(xué)可逆性。首次實(shí)現(xiàn)全電池在-20°C低溫條件下100小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行，研究結(jié)果也為寬溫域全鐵液流電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用推廣奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)最新完成的這項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)研究成果論文，近日已相繼發(fā)表于國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《化學(xué)工程雜志》(Chemical Engineering Journal)和《小的》(Small)上，論文第一作者分別為中國科學(xué)院金屬研究所碩士生宋袁芳、博士生楊靜，通訊作者為李锳研究員、唐奡研究員。(完)