高能量密度錳基混合單液流電池成功開發

近日，中科院大連化學物理研究所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。相關研究成果發表在《德國應用化學》上。

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。而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。但是，氧化態Mn3+面臨嚴重的歧化副反應時容易導致“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，研究人員在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—電化學放電提高了整個充放電過程的可逆性。

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。