Angew. Chem. Int. Ed.：一種具有鋁基易溶解陽極電解質的可持續氧化還原電池

【背景介紹】

可再生能源電網存儲以及電動汽車的發展使得高能量、高循環壽命并且低成本、高性能的電化學儲能系統越來越引起人們的關注。非水氧化還原液電池是電網存儲系統的新興能源儲存技術，但由于氧化還原物質的局限性，陽極電解液的發展滯后于陰極電解液的發展，這表現出較低的溶解度和不充分的氧化還原電位。

【成果簡介】

近日，來自蘇州大學的趙宇教授和德克薩斯大學奧斯汀分校的余桂華教授（共同通訊）等人研制出了一種鋁基易溶溶劑用作氧化還原液電池的陽極電解液。鋁基易溶溶劑在陽極電解液中顯示出顯著增強了約3.2M的濃度，并且相對于Li^-/Li低2.2V的氧化還原電位。電化學測量表明，當與I₃^-/I^-陰極電解液耦合時，已經實現了145 Ah L^-1的可逆容積和189 Wh L^-1或165 Wh kg^-1的能量密度。

【圖文導讀】

圖1?氧化還原電池的工作原理示意圖

a）鋁鹵素氧化還原電池的工作原理示意圖

b）由AlCl₃和尿素粉末制備的Al-DES和Al-DES/DCE電解質的數字圖像

c-d）鹵素RFB原型的原理圖和數字圖像

圖2?陽極電解液的CV曲線和²⁷Al NMR光譜

a）Al-DES/DCE陽極電解液的CV曲線

b）不同充電狀態下Al-DCE/DCE陽極電解質的²⁷Al NMR光譜

圖3 充放電曲線

a）使用Al-DES/DCE作為陽極電解液在0.25?C時Al-I₂ RFB的充放電曲線

b-d）在測量的80個循環中，典型的放電/充電曲線，容量和庫侖效率以及Al-I₂ RFB的能量/電壓效率

圖4?使用4.5M I₂，4M KI和0.1M LiI水性陰極電解液不同電流密度的Al-I₂ RFB的充電/放電曲線

最大體積容量在0.1 mA cm^-2時達到145 Ah L^-1。 當電流密度增加到0.5 mA cm^-2時，體積容量也可以保持在132 Ah L^-1

圖5 放電充電曲線及開路電壓下的奈奎斯特圖

a）使用Al-DES/DCE作為陽極電解液， 0.3M LiBr和1M KBr作為水性陰極電解液在0.1mA cm^-2條件下的Al-Br₂ RFB的代表性放電/充電曲線

b）開路電壓下Al-Br₂ RFB的奈奎斯特圖

c）在0.1 mA cm^-2條件下的放電/充電曲線

d）測量循環中Al-Br₂ RFB的庫侖效率和能量/電壓效率

【總結】

從氧化還原活性化合物溶液轉變為DES將使得RFB能夠在更高濃度的活性材料下運行以及提高電池電壓，并且如果適當的修改可以增加DES的電導率，以實現更高的能量密度以及總體效率。

文獻鏈接：A Sustainable Redox-Flow Battery with an Aluminum-Based, Deep-Eutectic-Solvent Anolyte（Angew. Chem. Int. Ed.,2017,DOI：10.1002/anie.201703399）

本文由材料人新能源組Allen供稿，材料牛整理編輯。參與新能源話題討論請加入“材料人新能源材料交流群 422065952”。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部大家庭。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：xiaofire-18，吳玫，我們會拉各位老師加入專家群。

儀器設備、試劑耗材、材料測試、數據分析，找材料人、上測試谷！?