大連化物所鋅碘單液流電池研究取得進展

近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術(shù)研究部研究員李先鋒、張華民領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在高能量密度、長壽命鋅碘單液流電池研究方面取得新進展。

近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術(shù)研究部研究員李先鋒、張華民領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在高能量密度、長壽命鋅碘單液流電池研究方面取得新進展。研究成果在線發(fā)表于《能源環(huán)境科學》（Energy Environ. Sci.）上。

大規(guī)模儲能技術(shù)是實現(xiàn)可再生能源大規(guī)模利用的關(guān)鍵技術(shù)，液流電池具有安全性高、循環(huán)壽命長、效率高等特點，是大規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一。鋅碘液流電池由于其具有能量密度高（I-濃度可達8M）、環(huán)境友好等優(yōu)勢受到了越來越多的關(guān)注。但是鋅碘液流電池還存在電池功率密度較低、循環(huán)壽命短以及活性物質(zhì)利用率相對較低等問題。前期，該研究團隊通過對電解液組成和膜材料的優(yōu)化，大大提高了鋅碘液流電池的循環(huán)壽命和功率密度（Angew. Chem. Int. Ed., 2018）。但是，由于單質(zhì)碘在水中不溶解造成的活性物質(zhì)利用率相對較低的問題仍待解決。

該工作中，研究團隊創(chuàng)新性地提出了鋅碘單液流電池的概念。與傳統(tǒng)鋅碘液流電池不同，鋅碘單液流電池只有負極一側(cè)具有流動循環(huán)系統(tǒng)，正極電解質(zhì)溶液固定在正極腔體中。該電池正極碘離子濃度完全可以滿足負極鋅沉積的容量需求。由于不存在電解液管路與泵的阻塞問題，I-可以充電到固態(tài)的I2，電解質(zhì)的利用率接近100%，大大提高了電池的能量密度。同時，科研人員采用多孔的碳氈作為電極，碳氈的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提高了單液流電池的功率密度。實驗結(jié)果表明：該單液流電池可以在80mA/cm2下穩(wěn)定運行超過500次循環(huán)以上，性能沒有明顯衰減。上述工作為高能量密度液流電池新體系的開發(fā)提供了很好的借鑒。

以上工作得到中科院國際合作項目（CAS-DOE）、大連市科技創(chuàng)新項目以及大連化物所自主部署基金的支持。