大連化物所鋅碘單液流電池研究取得進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部研究員李先鋒、張華民領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在高能量密度、長(zhǎng)壽命鋅碘單液流電池研究方面取得新進(jìn)展。

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部研究員李先鋒、張華民領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在高能量密度、長(zhǎng)壽命鋅碘單液流電池研究方面取得新進(jìn)展。研究成果在線發(fā)表于《能源環(huán)境科學(xué)》（Energy Environ. Sci.）上。

大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模利用的關(guān)鍵技術(shù)，液流電池具有安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、效率高等特點(diǎn)，是大規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。鋅碘液流電池由于其具有能量密度高（I-濃度可達(dá)8M）、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。但是鋅碘液流電池還存在電池功率密度較低、循環(huán)壽命短以及活性物質(zhì)利用率相對(duì)較低等問(wèn)題。前期，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)電解液組成和膜材料的優(yōu)化，大大提高了鋅碘液流電池的循環(huán)壽命和功率密度（Angew. Chem. Int. Ed., 2018）。但是，由于單質(zhì)碘在水中不溶解造成的活性物質(zhì)利用率相對(duì)較低的問(wèn)題仍待解決。

該工作中，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了鋅碘單液流電池的概念。與傳統(tǒng)鋅碘液流電池不同，鋅碘單液流電池只有負(fù)極一側(cè)具有流動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，正極電解質(zhì)溶液固定在正極腔體中。該電池正極碘離子濃度完全可以滿足負(fù)極鋅沉積的容量需求。由于不存在電解液管路與泵的阻塞問(wèn)題，I-可以充電到固態(tài)的I2，電解質(zhì)的利用率接近100%，大大提高了電池的能量密度。同時(shí)，科研人員采用多孔的碳?xì)肿鳛殡姌O，碳?xì)值娜S導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提高了單液流電池的功率密度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該單液流電池可以在80mA/cm2下穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)500次循環(huán)以上，性能沒(méi)有明顯衰減。上述工作為高能量密度液流電池新體系的開(kāi)發(fā)提供了很好的借鑒。

以上工作得到中科院國(guó)際合作項(xiàng)目（CAS-DOE）、大連市科技創(chuàng)新項(xiàng)目以及大連化物所自主部署基金的支持。