中化新網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李先鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功開發(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)成果發(fā)表于《自然—能源》。

　　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)，具有資源來源廣、電極電勢高以及溶解度高等優(yōu)勢。然而，在充電過程中產(chǎn)生的大量溴單質(zhì)會對電池材料造成嚴(yán)重腐蝕，降低電池的循環(huán)壽命，并對電池材料的耐腐蝕性提出了更高要求，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，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型溴雙電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)路徑。通過在溴電解液中引入連接吸電子基團(tuán)的胺類化合物作為溴清除劑，有效降低溶液中溴單質(zhì)的濃度。與傳統(tǒng)的單電子轉(zhuǎn)移方法不同，該反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了從Br-到Br+(溴代胺類化合物)的雙電子轉(zhuǎn)移，顯著提高了電池的能量密度。同時，超低的溴單質(zhì)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)且耐腐蝕性較差的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜，電池仍可實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)行。在放大至5千瓦級的系統(tǒng)測試中，該電池在40mA/cm2的條件下可以穩(wěn)定運(yùn)行超過700個循環(huán)，總壽命超過1400小時，能量效率超過78%。由于溴單質(zhì)濃度極低，循環(huán)前后電池的關(guān)鍵材料如集流體、電極與隔膜均未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)一步驗(yàn)證了電解液的無腐蝕性。

　　該研究為長壽命溴基液流電池的設(shè)計(jì)提供了全新的思路，為鋅溴液流電池的進(jìn)一步應(yīng)用推廣奠定了基礎(chǔ)。