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科學家開發(fā)出液流電池用新正極材料

鉅大LARGE  |  點擊量:630次  |  2021年09月17日  

莫斯科國立大學的科學家與Skoltech的研究人員一起提出了一類新的液流電池物質(zhì)。其容量與現(xiàn)有化合物相當,但價格更低,而且更環(huán)保。論文發(fā)表在《TheJournalofPhysicalChemistryLetters》上,并得到了俄羅斯基礎研究基金會的資助。


液流電池是一種電化學電池,其化學能量由被膜隔開的兩種液態(tài)化學成分供應。電流的運動伴隨著離子交換通過膜,而兩種液體在各自獨立的空間中循環(huán)。這種電池的重要優(yōu)點是可擴展性和成本效益,所以在大型固定系統(tǒng)中使用這種電池來儲存能量是很有優(yōu)勢的。


液流電池一般使用的都是重金屬鹽,不僅成本高還具有一定的危險性。因此科學家們一直在尋找替代的氧化還原組合,包括基于有機材料的組合。在大規(guī)模電化學儲能中使用有機材料是一個非常有吸引力的想法。


研究人員制造了這種具有氧化還原特性的分散系統(tǒng),以聚丙烯酸及其含氮衍生物為基礎的粒徑為200-300納米的聚合物微凝膠,然后在這些鏈條上附著了環(huán)狀分子TEMPO,TEMPO是一種含氮試劑,被廣泛地用作反應的催化劑,具有很高的氧化還原活性。通過對材料的研究發(fā)現(xiàn),約14%的物質(zhì)保留了電活性特性。這意味著可以獲得一種容量為2.5mAh/g的液流電池用低粘度電解質(zhì)。


液流電池假如使用金屬鹽類,就要一個非常細孔的膜,用來抵御硫酸。而假如使用高分子量的有機化合物,可以使用更便宜、更容易制造的離子交換膜,且孔徑更大,這樣可以從根本上降低電池的成本。

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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%

這項研究顯示了使用氧化還原活性微凝膠的可能性,但工業(yè)化生產(chǎn)的計劃還為時過早,因為到目前為止,還只是獲得了一種材料(用于正極),而不是一對材料,還無法創(chuàng)建原型,此外,新材料還要進一步改進。


論文標題為《Redox-ActiveAqueousMicrogelsforEnergyStorageApplications》。



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