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2022-11-10
顆粒在線訊：近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲能技術(shù)研究部研究員李先鋒團(tuán)隊(duì)開發(fā)出基于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。
液流電池（FBs）具有安全性高、壽命長、效率高等優(yōu)勢，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。目前，液流電池能量密度較低，進(jìn)一步發(fā)展受阻。Mn2+/Mn3+具有電極電位高、溶解度高、電化學(xué)動力學(xué)良好、成本低等優(yōu)勢，在高能量密度液流電池中有較好的應(yīng)用前景。然而，氧化態(tài)Mn3+的歧化副反應(yīng)易導(dǎo)致“死錳”積累，影響電池的能量密度、可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性。
科研團(tuán)隊(duì)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(gè)電化學(xué)過程在電極上依次發(fā)生，并伴隨Mn3+到MnO2的歧化副反應(yīng)。在放電過程中，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-且可與電極上殘留的MnO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成Br2繼續(xù)參與放電，利用化學(xué)-電化學(xué)放電提高充放電過程的可逆性。基于上述設(shè)計(jì)，以Cd/Cd2+為負(fù)極組裝成的全電池（BMFB）可在80mA/cm2下穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)行超500次，電池的能量密度超過360Wh/L；以硅鎢酸（SWO）為負(fù)極組裝的電池可穩(wěn)定運(yùn)行超過2000次循環(huán)。該研究為開發(fā)高能量密度、長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《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院電化學(xué)儲能技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”等的支持。
大連化物所開發(fā)出高能量密度錳基混合單液流電池
來源：大連化學(xué)物理研究所
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