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      科技動態

      大連化物所開發出高能量密度錳基混合單液流電池

      撰稿: 大連化學物理研究所 發布時間:2022-11-08

        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李先鋒團隊提出了一種基于Br-輔助MnO2放電的混合型液流電池,具有能量密度高、可逆性高的優勢。

        液流電池(FBs)由于安全性高、壽命長、效率高等優勢,在大規模儲能領域受到了廣泛關注。然而,目前液流電池能量密度較低,一定程度上限制了其進一步發展。Mn2+/Mn3+具有電極電位高、溶解度高、電化學動力學良好、成本低等優勢,在高能量密度液流電池中有較好的前景。然而,氧化態Mn3+面臨嚴重的歧化副反應容易導致“死錳”的積累,影響電池的能量密度、可逆性和循環穩定性。

        本工作中,該團隊通過在Mn2+的酸性電解液中引入Br-,在充電過程中,Br-/Br2(1.08V vs. SHE)和Mn2+/Mn3+(1.56V vs. SHE)兩個電化學過程在電極上依次發生,并且伴隨Mn3+到MnO2的歧化副反應。對于放電過程,未歧化的Mn3+和部分MnO2在電極表面被還原成Mn2+;隨后,部分Br2被還原成Br-并且可以與電極上殘留的MnO2發生化學反應生成Br2繼續參與放電,通過化學—電化學放電提高整個充放電過程的可逆性。

      大連化物所開發出高能量密度錳基混合單液流電池

        基于上述設計,該團隊以Cd/Cd2+作為負極組裝成全電池(BMFB),該電池可在80mA/cm2下穩定運行超過500次循環,電池的能量密度超過360Wh/L;以硅鎢酸(SWO)作為負極組裝的電池可以穩定運行超過2000次循環。上述設計方案為開發高能量密度、長壽命的錳基電池體系提供了理論指導和技術支持。

        相關研究成果以“Bromine Assisted MnO2 Dissolution Chemistry: Toward a Hybrid Flow Battery with Energy Density of over 300 Wh L-1”為題,發表在《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上。該工作的第一作者是大連化物所博士研究生劉韻。上述工作得到國家自然科學基金、中科院電化學儲能技術工程實驗室、中科院A類先導專項“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”等項目的支持。

        文章鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202213751

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