中国科学院大连化学物理研究所揭示宽温区锌铁液流电池电解液活性物质溶剂化结构的调控机制
- 2024-09-27 14:49:04144
储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统，实现“双碳”目标的关键支撑技术。锌铁液流电池因其功率密度高、成本低等优势而备受关注。锌铁液流电池正极以Na4Fe(CN)6或K4Fe(CN)6作为活性物质，其在水溶液中的浓度分别为0.56mol/L和0.76mol/L；在碱性溶液中，Fe(CN)64-的浓度通常仅为0.4mol/L(室温)，较低的浓度导致锌铁液流电池的能量密度偏低。此外，Fe(CN)64-/Fe(CN)63-的溶解度对温度十分敏感，导致电池仅能在室温及以上温度下可以正常运行。
针对上述问题，研究团队通过调控电解液中离子-溶剂和离子-离子间的相互作用来调控活性物质的溶剂化结构，降低阳离子和Fe(CN)64-间的紧凑吸附构型，抑制Fe(CN)64-形成冰晶的过程，并促使更多的水分子进入到Fe(CN)64-的溶剂化层，提高了Fe(CN)64-的溶解度(25 ℃下，达到1.7mol/L)及低温稳定性，将基于0.8mol/L Fe(CN)64-活性物质的锌铁液流电池低温适应性拓宽至-10℃。该工作对提高锌铁液流电池稳定性、能量密度，并扩宽其工作温度区间具有重要意义，有望推进锌铁液流电池的实际应用。
研究结果分别以“New Alkalescent Electrolyte Chemistry for Zinc-Ferricyanide Flow Battery”和“Zinc-Ferricyanide Flow Batteries Operating Stably under -10 °C”为题，发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。上述工作得到了国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、大连市科技创新等项目的支持。(文/图 智莉平)