什么样的电池能不受循环次数的影响实现电池寿命大幅度延长？
来源：宝鄂实业
2019-04-25 10:11
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近日，大连化物所储能技术研究部李先锋研究员、张华民研究员领导的研究团队创新性地提出锌碘单液流电池的概念，实现锌碘单液流中电解液的利用率达到近100%，进而大幅提高了电池的能量密度。研究成果在线发表于《能源环境科学》（EnergyEnviron.Sci.）上。
大规模储能技术是实现可再生能源大规模利用的关键技术，液流电池具有安全性高、循环寿命长，效率高等特点，是大规模储能的首选技术之一。锌碘液流电池是液流电池技术的一种，由于其具有较高的能量密度，以及环境友好等优势，近年来受到越来越多的关注。
在前期的研究中，该科研团队通过优化锌碘液流电池的电解液组成和膜材料，提高了其循环寿命和功率密度。但是，为避免锌碘液流电池内部阻塞而造成的电解质利用率相对较低问题仍待解决。
该团队提出了锌碘单液流电池的概念。与传统锌碘液流电池不同，锌碘单液流电池只有负极一侧具有流动循环系统，正极电解质溶液直接固定在正极腔体中。由于锌碘单液流电池正极为固体，没有流动循环系统，所以不存在解液管路与泵的阻塞问题，因此碘离子可以充电到固态碘单质，使得电解质的利用率接近100%，大幅提高了电池的能量密度。此外，科研人员通过采用多孔的碳毡作为电极，也提高了锌碘单液流电池的功率密度。实验结果表明：该锌碘单液流电池可以在电流密度为80mA/cm2下，稳定运行超过500次循环以上，性能没有明显衰减
近日，北京低碳清洁能源研究院与清华大学化工系合作完成的“高能量密度全液体有机电化学活性物质液流电池”研究成果在最近一期美国化学会主办的《ACSAppliedEnergyMaterials》上发表，并被作为杂志封面重点报道，受到社会广泛关注。
低碳院研发的高能量密度负极电解液
据悉，大规模储能（或电网储能）技术是提高可再生能源并网率和普及应用的关键技术，也是发展能源互联网、分布式发电、电力辅助调频、离网供电、安全备用电源等领域的关键使能技术。
此次北京低碳清洁能源研究院与清华大学化工系合作完成的“高能量密度全液体有机电化学活性物质液流电池”研究成果首次提出了基于全液体活性物质的有机液流电池，理论能量密度高、理论功率密度高和反应活性好，是当前最有前景的大规模储能技术之一，与传统的液流电池相比，具有安全性好、功率和容量可以独立设计、储能时间长、输出功率大、储能容量大且易于扩展等优点。
低碳院开发的高功率密度液流密度液流电池电堆照片及测试结果
典型的千瓦级液流电池功率密度超过500mWcm-2，高于同级别传统液流电池2-3倍，实现电堆的小型化和材料的高效化，具备明显的低成本优势。同时，该液流电池的正极和负极分别采用原料来源丰富的2,5-二叔丁基-1-甲氧基-4-（2-甲氧乙氧基）苯和2-甲基二苯甲酮。电池的开路电压达到2.97V，高于传统液流电池1-1.5倍，理论能量密度达到223Wh／L，是传统液流电池理论能量密度（50Wh／L）的4倍以上。
实验表明，该活性液流电池两极的活性物质具备优良的电化学性能和较好的循环稳定性，电流效率达到95%，能量效率达到70%。该研究从一个全新的角度初步探索成功提高液流电池能量密度的方向，对于研究和开发新一代液流电池技术具有重要的启发意义。
大规模储能技术是实现可再生能源大规模利用的关键技术，液流电池具有安全性高、循环寿命长，效率高等特点，是大规模储能的首选技术之一。锌碘液流电池是液流电池技术的一种，由于其具有较高的能量密度，以及环境友好等优势，近年来受到越来越多的关注。
在前期的研究中，该科研团队通过优化锌碘液流电池的电解液组成和膜材料，提高了其循环寿命和功率密度。但是，为避免锌碘液流电池内部阻塞而造成的电解质利用率相对较低问题仍待解决。
该团队提出了锌碘单液流电池的概念。与传统锌碘液流电池不同，锌碘单液流电池只有负极一侧具有流动循环系统，正极电解质溶液直接固定在正极腔体中。由于锌碘单液流电池正极为固体，没有流动循环系统，所以不存在解液管路与泵的阻塞问题，因此碘离子可以充电到固态碘单质，使得电解质的利用率接近100%，大幅提高了电池的能量密度。此外，科研人员通过采用多孔的碳毡作为电极，也提高了锌碘单液流电池的功率密度。实验结果表明：该锌碘单液流电池可以在电流密度为80mA/cm2下，稳定运行超过500次循环以上，性能没有明显衰减
近日，北京低碳清洁能源研究院与清华大学化工系合作完成的“高能量密度全液体有机电化学活性物质液流电池”研究成果在最近一期美国化学会主办的《ACSAppliedEnergyMaterials》上发表，并被作为杂志封面重点报道，受到社会广泛关注。
低碳院研发的高能量密度负极电解液
据悉，大规模储能（或电网储能）技术是提高可再生能源并网率和普及应用的关键技术，也是发展能源互联网、分布式发电、电力辅助调频、离网供电、安全备用电源等领域的关键使能技术。
此次北京低碳清洁能源研究院与清华大学化工系合作完成的“高能量密度全液体有机电化学活性物质液流电池”研究成果首次提出了基于全液体活性物质的有机液流电池，理论能量密度高、理论功率密度高和反应活性好，是当前最有前景的大规模储能技术之一，与传统的液流电池相比，具有安全性好、功率和容量可以独立设计、储能时间长、输出功率大、储能容量大且易于扩展等优点。
低碳院开发的高功率密度液流密度液流电池电堆照片及测试结果
典型的千瓦级液流电池功率密度超过500mWcm-2，高于同级别传统液流电池2-3倍，实现电堆的小型化和材料的高效化，具备明显的低成本优势。同时，该液流电池的正极和负极分别采用原料来源丰富的2,5-二叔丁基-1-甲氧基-4-（2-甲氧乙氧基）苯和2-甲基二苯甲酮。电池的开路电压达到2.97V，高于传统液流电池1-1.5倍，理论能量密度达到223Wh／L，是传统液流电池理论能量密度（50Wh／L）的4倍以上。
实验表明，该活性液流电池两极的活性物质具备优良的电化学性能和较好的循环稳定性，电流效率达到95%，能量效率达到70%。该研究从一个全新的角度初步探索成功提高液流电池能量密度的方向，对于研究和开发新一代液流电池技术具有重要的启发意义。
