記者21日從中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所研究員李先鋒團(tuán)隊(duì)在溴基多電子轉(zhuǎn)移液流電池新體系研究方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出一種新型溴基兩電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命鋅溴液流電池的概念驗(yàn)證及系統(tǒng)放大。相關(guān)成果日前發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《自然-能源》上。

溴基液流電池依賴于溴離子（Br-）與溴單質(zhì)（Br2）的氧化還原反應(yīng)，具有資源來(lái)源廣、電極電勢(shì)高以及溶解度高等優(yōu)勢(shì)。然而，在充電過(guò)程中產(chǎn)生的大量Br2會(huì)嚴(yán)重腐蝕電池材料，顯著降低電池的循環(huán)壽命。這對(duì)電池材料的耐腐蝕性提出了更高的要求，并進(jìn)一步推高了電池成本。傳統(tǒng)溴絡(luò)合劑雖然在一定程度上可以緩解腐蝕問(wèn)題，但其形成的分相結(jié)構(gòu)往往導(dǎo)致體系均勻性差，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。

為解決這一難題，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新型溴雙電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)路徑。通過(guò)在溴電解液中引入連接吸電子基團(tuán)的胺類(lèi)化合物作為溴清除劑，他們發(fā)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的Br2可以轉(zhuǎn)化為溴代胺類(lèi)化合物，有效降低溶液中Br2的濃度。與傳統(tǒng)的單電子轉(zhuǎn)移方法（Br-到Br0）不同，該反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了從Br-到Br+（溴代胺類(lèi)化合物）的雙電子轉(zhuǎn)移，顯著提高了電池的能量密度。同時(shí)超低的Br2濃度大幅度降低了電解液腐蝕性，提高了電池壽命。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將這一新反應(yīng)應(yīng)用于鋅溴液流電池。實(shí)驗(yàn)表明，采用廉價(jià)且耐腐蝕性較差的SPEEK（磺化聚醚醚酮）膜，電池仍可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。在放大至5kW級(jí)的系統(tǒng)測(cè)試中，該電池在40mA cm-2的條件下可以穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)700個(gè)循環(huán)，總壽命超過(guò)1400小時(shí)，能量效率超過(guò)78%。