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、唐奡研究員團隊在新型低成本鐵基液流電池儲能技術(shù)研究領(lǐng)域取得新進展。他們的最新研究結(jié)果證明，電極界面優(yōu)化設(shè)計可有效提升鐵負(fù)極性能，從而為實現(xiàn)全鐵液流電池高效穩(wěn)定運行提供了新途徑。
據(jù)研究團隊介紹，在諸多新型儲能技術(shù)路線中，以全釩液流電池為代表的液流電池儲能技術(shù)，本質(zhì)安全、可靈活部署，因此成為長時儲能技術(shù)中的首選電化學(xué)儲能技術(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/供圖在本項研究中，中國科學(xué)院金屬所團隊以鐵負(fù)極氧化還原反應(yīng)可逆性為切入點，先后通過電極界面缺陷設(shè)計和極性溶劑調(diào)控，成功實現(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)控了二價鐵離子在電極界面的沉積反應(yīng)成核特性，促進了鐵沉積反應(yīng)均一性及氧化還原反應(yīng)動力學(xué)，并利用理論計算和仿真分析揭示出二價鐵離子在碳缺陷處的雜化作用增強機制及鐵沉積過程演化規(guī)律。得益于此，研究團隊組裝的全鐵液流電池實現(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，研究團隊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。首次實現(xiàn)全電池在-20°C低溫條件下100小時穩(wěn)定運行，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，該團隊最新完成的這項儲能技術(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)