鉅大LARGE | 點擊量：567次 | 2022年09月05日
低成本、可持續的電解質分子化合物來了，使液流電池每次循環保持 99.98% 的容量
為了生產具有成本效益的氧化還原液流電池，華南理工大學的研究人員合成了一種用作低成本電解質的分子化合物，使液流電池穩定，每次循環保持99.98%的容量。他們于8月14日在EnergyMaterialAdvances上發表了他們的方法。
該電池由兩個相反的液體電解質罐組成，沿著夾在電極之間的膜分離器泵送正極和負極液體，促進離子交換以產生能量。據通訊作者、廣東省燃料電池技術重點實驗室、南方化學化工學院教授梁振興介紹，負極電解液的研制工作取得了重大進展，而正極電解液的研究較少。
“水系氧化還原液流電池可以利用不穩定的太陽能和風能實現穩定的電力輸出，被認為是一種很有前景的大規模儲能技術，”梁說。“元素豐度、低成本和對正極和負極電解質電化學特性的靈活分子控制的電活性有機優點被認為是開發下一代氧化還原液流電池的關鍵。”
梁和他的團隊專注于TEMPO，這是一種易于逆轉氧化態和高能量潛力的化合物，是正極電解質中所需的質量。
“然而，由于分子骨架的高疏水性，TEMPO不能直接應用于水性氧化還原液流電池，”梁說，并解釋說TEMPO未經修飾不會溶解在促進液流電池能量交換所需的液體中.“我們開發了一種策略，用紫精（一種具有高度可逆氧化還原反應的有機化合物）對TEMPO進行功能化，以提高TEMPO的親水性。”
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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
據梁介紹，紫精極易溶于水，這增加了TEMPO溶于水的能力。Viologen還通過化學方式從原子伙伴中提取電子，從而提高其改變氧化狀態的潛力。Viologen也是一種鹽，它使TEMPO在水溶液中具有梁所說的“良好的導電性”。
當在液流電池中測試合成的紫精改性TEMPO時，研究人員發現電池每個循環保持99.98%的容量，這意味著電池在不活躍使用時幾乎可以保持其所有存儲的能量。
“這項工作通過紫精功能化克服了TEMPO的缺點，并實現了其在水性氧化還原液流電池中的應用，”梁說。“分子設計概念為新型有機電活性材料提供了策略，并為水性有機液流電池的應用奠定了基礎。”
其他貢獻者包括胡書志、王立文、袁賢志、向鵬、黃玥、羅鵬、劉玉峰、付志勇，均來自華南大學化學化工學院廣東省燃料電池技術重點實驗室的技術。胡還隸屬于中山大學材料科學與工程學院。
