新型低成本鐵基液流電池儲能技術獲新進展

中新網北京4月4日電 (記者 孫自法)記者從中國科學院金屬研究所獲悉，該所李瑛研究員、唐奡研究員團隊在新型低成本鐵基液流電池儲能技術研究領域取得新進展。他們的最新研究結果證明，電極界面優化設計可有效提升鐵負極性能，從而為實現全鐵液流電池高效穩定運行提供了新途徑。

據研究團隊介紹，在諸多新型儲能技術路線中，以全釩液流電池為代表的液流電池儲能技術，本質安全、可靈活部署，因此成為長時儲能技術中的首選電化學儲能技術路線。其中，研發低成本液流電池新體系新技術，是解決現階段液流電池產業化發展瓶頸的有效途徑。

本次研究相關示意圖：a.低溫全鐵液流電池功率密度與電壓曲線；b.低溫電池循環與倍率性能。中國科學院金屬研究所/供圖

在本項研究中，中國科學院金屬所團隊以鐵負極氧化還原反應可逆性為切入點，先后通過電極界面缺陷設計和極性溶劑調控，成功實現了充放電過程中鐵單質在電極纖維表面的均勻沉積和溶解。

通過在電極界面進行金屬刻蝕處理，使得電極纖維表面富含缺陷結構，有效調控了二價鐵離子在電極界面的沉積反應成核特性，促進了鐵沉積反應均一性及氧化還原反應動力學，并利用理論計算和仿真分析揭示出二價鐵離子在碳缺陷處的雜化作用增強機制及鐵沉積過程演化規律。得益于此，研究團隊組裝的全鐵液流電池實現了每平方厘米80毫瓦的功率密度和250圈循環99%的電流效率，循環穩定性有效提升了10倍。

此外，研究團隊還通過在溶液中引入極性溶劑，利用極性分子與氫鍵相互作用，成功弱化了溶液的水合氫鍵網絡，將電解液凝固點有效降低到-20°C以下，并且協同提升鐵負極電化學可逆性。首次實現全電池在-20°C低溫條件下100小時穩定運行，研究結果也為寬溫域全鐵液流電池技術產業化開發與應用推廣奠定了技術基礎。

據了解，該團隊最新完成的這項儲能技術研究成果論文，近日已相繼發表于國際專業學術期刊《化學工程雜志》(Chemical Engineering Journal)和《小的》(Small)上，論文第一作者分別為中國科學院金屬研究所碩士生宋袁芳、博士生楊靜，通訊作者為李瑛研究員、唐奡研究員。(完)