大連化物所張華民、李先鋒團隊：高能量密度低成本液流電池新體系研究獲進展

【成果簡介】

近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員張華民、李先鋒領導的團隊，在液流電池新體系方面取得進展，開發出新一代高能量密度低成本中性液流鋅鐵液流電池體系，研究成果在線發表在德國應用化學上。

【圖文導讀】

圖1 流電池和膜的原理圖

為了制備穩定的電解質并提高電池性能，加入甘氨酸配合鐵離子來抑制鐵的水解和交叉污染。

圖2 流電池的性能

a）循環伏安圖和流量電池的性能

b）流電池在40 mA/cm²時的充放電特性

【研究內容】

大規模儲能技術是實現可再生能源普及應用的關鍵核心技術，液流電池由于具有安全性高、儲能規模大、效率高、壽命長等特點，在大規模儲能領域具有很好的應用前景。全釩液流電池是目前發展最為成熟的液流電池技術之一，現處于產業化示范階段。但該電池仍存在能量密度較低，成本較高的問題。為此，研究團隊選擇成本較低的FeCl₂和ZnBr₂作為活性物質，構建了中性液流電池體系。采用絡合技術解決了中性條件下鐵的水解問題，利用多孔離子傳導膜替代傳統離子交換膜解決了由于鐵離子污染導致膜內阻升高的問題，提高了中性介質中離子在膜中的傳導性，提高了中性鋅鐵液流電池的性能和穩定性。該電池在40mA/cm²工作電流密度條件下，能量效率超過86%，連續運行超過100次循環性能無明顯衰減。該體系活性物質濃度可達2M，其體積能量密度可達56Wh/L。更重要的是，與其他液流電池體系相比，該體系具有更低的成本（<400RMB/kWh），表現出很好的應用前景。該工作對于新一代液流電池的研究開發，具有重要的指導意義。

研究工作得到了國家自然科學基金委、中科院前沿重點項目、中組部青年萬人計劃“青年拔尖人才”以及教育部能源材料化學協同創新中心等的資助。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201710/t20171023_4618812.shtml

文獻鏈接：A Low-Cost Neutral Zinc–Iron Flow Battery with High Energy Density for Stationary Energy Storage（Angew. Chem. Int. Ed.,2017,DOI:10.1002/anie.201708664）

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