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我國(guó)科學(xué)家破譯鋅溴液流電池長(zhǎng)壽命密碼:提升20倍 近乎零腐蝕

12月22日消息,國(guó)科我國(guó)科學(xué)家成功破解了鋅溴液流電池長(zhǎng)壽命難題,學(xué)家鋅溴開(kāi)發(fā)出新型溴基兩電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)體系,破譯使電池循環(huán)壽命提升20倍以上,液流同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“近乎零腐蝕”和更高能量密度。電池

這項(xiàng)突破由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李先鋒研究員團(tuán)隊(duì)完成,長(zhǎng)壽相關(guān)成果已于本月19日在《自然・能源》(Nature Energy) 發(fā)表。命密碼提

科學(xué)家創(chuàng)新引入胺類(lèi)溴捕獲劑(如磺氨酸鈉 SANa),升倍蝕將充電過(guò)程中產(chǎn)生的近乎強(qiáng)腐蝕性溴單質(zhì)迅速轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的溴代胺類(lèi)化合物,使電解液中游離溴濃度從傳統(tǒng)的零腐數(shù)百毫摩爾驟降至僅7摩爾,幾乎消除了腐蝕隱患。國(guó)科

同時(shí)將傳統(tǒng)的學(xué)家鋅溴單電子轉(zhuǎn)移(Br⁻→Br₂) 升級(jí)為兩電子轉(zhuǎn)移(Br⁻→Br⁺),能量密度大幅提升。破譯

傳統(tǒng)電池充電時(shí),液流溴離子被氧化成Br₂,電池形成腐蝕性強(qiáng)的深紅色液體,甚至出現(xiàn)油狀溴相,而在新體系中,Br₂一生成就被 SANa“捕獲”,電解液始終保持清亮均一,無(wú)溴相形成

這一轉(zhuǎn)變不僅解決腐蝕問(wèn)題,還使反應(yīng)可逆性顯著提升,能量效率保持在80%以上。

采用新技術(shù)的鋅溴液流電池循環(huán)壽命可超600次,是傳統(tǒng)鋅溴液流電池的20倍以上,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間1400小時(shí),提升7倍。

在2M溴離子濃度下,電池體積能量密度從90Wh/L提升至152 Wh/L,提升約69%,進(jìn)一步優(yōu)化濃度后,能量密度接近200Wh/L,已接近部分鋰離子電池水平,且未以犧牲效率為代價(jià),在40mA/cm²電流密度下仍保持78%以上的能量效率。

而且由于腐蝕大幅降低,不再需要昂貴的氟化物膜和特種防腐材料,改用普通SPEEK膜即可穩(wěn)定運(yùn)行。

電解液成本從128美元/kWh降至75美元/kWh,降低約41%,系統(tǒng)總成本 (長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能) 有望降至161美元 /kWh,接近主流鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格區(qū)間。

未來(lái)這種電池有望成為大規(guī)模儲(chǔ)能的“理想之選”,特別適合風(fēng)能、太陽(yáng)能等不穩(wěn)定可再生能源的并網(wǎng)儲(chǔ)能,在電網(wǎng)調(diào)頻、備用電源、離網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。

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