在全球能源需求持續增長與化石能源儲量日益枯竭的雙重壓力下，可再生能源的規?；瘧贸蔀榱吮Ｕ夏茉窗踩c應對環境挑戰的關鍵。然而，可再生能源存在固有間歇性引發的并網波動及電力消納困境，亟需發展以液流電池為代表的高效長時儲能技術。鋅碘液流電池基于鋅、碘元素豐富的自然儲量、本質安全和高能量密度等優勢，是新一代液流電池技術中極具發展前景的技術路線。然而，根據經典的“硬軟酸堿”理論，鋅碘液流電池正負極電解液中形成的離子配位結構一定程度影響了電解液穩定性，致使其規?；瘧萌悦媾R技術挑戰。
近日，中國科學院金屬研究所研究員唐奡、李瑛在高性能鋅碘液流電池研究方面取得進展。研究團隊創新性提出鋅負極堿性電解液環境與碘正極多電子轉移路徑協同優化策略，通過構建Zn(OH)42?/Zn負極與I?/I2/I+正極，成功研制出開路電壓達2.385 V的鋅碘液流電池。相關研究成果以A high-voltage alkaline zinc-iodine flow battery enabled by a dual-functional electrolyte additive strategy為題，發表于《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。
該研究在設計高電壓鋅碘液流電池基礎上，通過在堿性鋅負極添加同時具備含氧功能性官能團及電荷載體的酒石酸鉀鈉，實現了對電解液離子結構-電極界面傳質行為的有效調控，電池輸出功率密度達到616 mW cm?2，有效提升22.8%，并在140 mA cm?2電密運行下實現71.5%的能量轉換效率。更重要的是，2.5 M高濃度電解液可在120 mA cm?2下有效提升容量及能量密度至105.98 Ah L?1和185.18 Wh L?1。材料表征結果表明，酒石酸鉀鈉顯著調控了鋅離子的原始配位平衡，加速了脫溶劑化過程。同時，酒石酸鉀鈉在電極表面優先吸附形成屏蔽層，均勻誘導鋅離子遷移通量，優化了電流密度分布，克服了枝晶生長及死鋅累積的缺陷。此外，酒石酸鉀鈉通過氫鍵相互作用破壞了水分子間的原始氫鍵網絡，減少了電解液中自由水的數量，顯著抑制了析氫副反應。
研究工作通過理論計算與多尺度表征技術聯用，從分子-介觀-宏觀多維度揭示了界面傳質過程與反應動力學的協同優化機制，為新一代液流電池技術中高可逆金屬負極的工程化開發與應用提供了技術路徑以及理論指導。
堿性鋅碘液流電池設計策略
堿性鋅碘液流電池綜合性能
酒石酸鉀鈉對電解液離子結構以及電極界面的調控機制
本文鏈接：新一代高性能鋅碘液流電池技術研究取得進展http://www.sq15.cn/show-12-1286-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。