近日,中科院大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部(DNL17)李先鋒研究員團(tuán)隊(duì)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(yōu)勢(shì)。
液流電池(FBs)由于安全性高、壽命長(zhǎng)、效率高等優(yōu)勢(shì),在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)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(jìn)一步發(fā)展。Mn2+/Mn3+具有電極電位高、溶解度高、電化學(xué)動(dòng)力學(xué)良好、成本低等優(yōu)勢(shì),在高能量密度液流電池中有較好的前景。然而,氧化態(tài)Mn3+面臨嚴(yán)重的歧化副反應(yīng)容易導(dǎo)致“死錳”的積累,影響電池的能量密度、可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性。
本工作中,該團(tuán)隊(duì)通過(guò)在Mn2+的酸性電解液中引入Br-,在充電過(guò)程中,Br-/Br2(1.08V vs. SHE)和Mn2+/Mn3+(1.56V vs. SHE)兩個(gè)電化學(xué)過(guò)程在電極上依次發(fā)生,并且伴隨Mn3+到MnO2的歧化副反應(yīng)。對(duì)于放電過(guò)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成Br2繼續(xù)參與放電,通過(guò)化學(xué)—電化學(xué)放電提高整個(gè)充放電過(guò)程的可逆性。
基于上述設(shè)計(jì),該團(tuán)隊(duì)以Cd/Cd2+作為負(fù)極組裝成全電池(BMFB),該電池可在80mA/cm2下穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)500次循環(huán),電池的能量密度超過(guò)360Wh/L;以硅鎢酸(SWO)作為負(fù)極組裝的電池可以穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)2000次循環(huán)。上述設(shè)計(jì)方案為開(kāi)發(fā)高能量密度、長(zhǎng)壽命的錳基電池體系提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
相關(guān)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(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。該工作的第一作者是我所DNL17博士研究生劉韻。上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室、中科院A類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”等項(xiàng)目的支持。(文/圖 謝聰鑫、劉韻)
文章鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202213751
(責(zé)任編輯:子蕊)
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn),與中國(guó)電池聯(lián)盟無(wú)關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí),對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾,請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來(lái)源:XXX(非中國(guó)電池聯(lián)盟)”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請(qǐng)?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行,以便我們及時(shí)處理。
QQ:503204601
郵箱:[email protected]