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我所高能量密度,長壽命鋅碘單液流電池研究取得新進展

  近日,我所储能技术研究部(DNL17)李先锋研究員、张华民研究員领导的研究团队在高能量密度、长寿命锌碘单液流電池研究方面取得新进展。研究成果在线发表于《能源环境科学》(Energy Environ. Sci.)上。

  大規模儲能技術是實現可再生能源大規模利用的關鍵技術,液流電池具有安全性高、循環壽命長,效率高等特點,是大規模儲能的首選技術之一。鋅碘液流電池由于其具有能量密度高(I-濃度可達8M),環境友好等優勢受到了越來越多的關注。但是鋅碘液流電池還存在電池功率密度較低、循環壽命短、以及活性物質利用率相對較低等問題。前期,该研究团队通过对电解液组成和膜材料的优化,大大提高了锌碘液流電池的循环寿命和功率密度 (Angew. Chem. Int. Ed., 2018)。但是,由于單質碘在水中不溶解導造成的活性物質利用率相對較低問題仍待解決。

  本工作中,該團隊創新性的提出了锌碘单液流電池的概念与传统锌碘液流電池不同,锌碘单液流電池只有负极一侧具有流动循环系统,正极电解质溶液固定在正极腔体中。该電池正极碘离子浓度完全可以满足负极锌沉积的容量需求。由于不存在电解液管路与泵的阻塞问题,I-可以充電到固態的I2,电解质的利用率接近100%,大大提高了電池的能量密度。同时,科研人员采用多孔的碳毡作为电极,碳毡的三维导电网络提高了单液流電池的功率密度。实验结果表明:该单液流電池可以在80mA/cm2下稳定运行超过500次循环以上,性能没有明显衰减。上述工作为高能量密度液流電池新体系的开发提供了很好的借鑒。

  以上工作得到了中科院国际合作项目(CAS-DOE)、大连市科技创新项目,以及我所自主部署基金的支持。此外,本文也是献礼我所七十周年所庆文章之一。(文/图 谢聪鑫)

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