研究实现锌溴液流电池低温稳定运行

IT时代网10月17日消息，

中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋团队在低温锌溴液流电池研究方面取得新进展，揭示了络合剂水合作用对多溴化物低温相稳定性及锌沉积行为的协同调控机制，并通过调控季铵盐溴络合剂阳离子水合作用，抑制了多溴化物络合物的低温液-固相变与负极锌向膜内生长现象，实现了锌溴液流电池在低温条件下稳定运行，相关成果发表于《美国化学会志》。

锌溴液流电池具有安全性高、成本低、能量密度高等优势，在分布式储能领域应用前景广阔。溴络合剂作为其中不可或缺的组分，能够与充电过程中生成的溴物种发生络合反应，形成多溴化物油相，进而抑制溴的跨膜扩散，并降低其挥发性和腐蚀性。然而低温环境会引发多溴化物油相优先发生相变，导致离子电导率急剧下降与流道堵塞，进而加剧放电极化并阻碍活性物质的供给。

团队提出一种溴络合剂水合作用调控策略，可提高多溴化物油相在低温条件下的液相保持能力，并降低电池内部短路风险。研究表明，水合能力较强的溴络合剂不仅能向多溴化物油相中引入适量水从而降低其相变温度，还可通过提升多溴化物在水相中的溶解度，抑制金属锌向隔膜内部生长。基于此，团队设计并合成出新型溴化 1-[2-羟乙基]-1-甲基吡咯烷络合剂，可使锌溴液流电池在高电流密度条件下具有优于传统溴络合剂体系的循环寿命，在 200 mA cm-2 充电和 80 mA cm-2 放电条件下，循环寿命由约 800 次提高至 4000 次以上；同时在零下 20 摄氏度、40 mA cm-2 条件下的稳定运行时间由不足 10 小时延长至 700 小时以上。

注：本文配图由AI生成，文中包含AI辅助创作的内容。

编辑：林一舟