锌碘液流电池具有高能量密度、高安全性的优势,具有广阔的应用前景。然而,与其他锌基电池一样,锌负极的“枝晶问题”始终是其商业化发展道路的瓶颈。

中科院大连化学物理所

液流电池作为一种新型的电化学储能技术,是清洁能源大规模储能的首选技术之一。近日,中科院大连化学物理所研发出新型的长寿命、可自我恢复的锌碘液流电池,有效解决了目前储能电池存在的循环寿命短、功率密度低以及风能、太阳能等发电不连续、不稳定、不可控等难题,实现了清洁能源高效利用。

锌碘液流电池具有高能量密度、高安全性的优势,具有广阔的应用前景。然而,与其他锌基电池一样,锌负极的“枝晶问题”始终是其商业化发展道路的瓶颈。

据介绍,锌碘液流电池的锌负极在不断的充放电过程中,会产生不规则的锌枝晶,这种“树状结构”的枝晶会在循环过程中不断生长,最终刺穿电池的膜,造成电池的短路,严重影响电池循环寿命。此外,负极侧的析氢问题也影响着电解液的稳定性,造成电池循环性能下降。而解决这一难题的办法是利用了廉价的聚烯烃多孔膜来替代昂贵的全氟磺酸离子交换膜。

中科院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发现,在锌碘液流电池的聚烯烃多孔结构中,充满着氧化态电解液,它可以溶解充放电过程中产生的锌枝晶,实现电池的“自我恢复”,从而解决了由于锌枝晶导致的电池循环寿命差的问题。

据了解,该电池在充电过程中,负极的锌枝晶会不断向前生长,直至刺穿膜生长到正极一侧,造成电池短路,但随之而来的是正极氧化态电解液会与短路的锌枝晶发生化学反应,将锌枝晶慢慢溶解掉,最终使电池的短路现象消失,恢复正常性能。

为证实该体系的实用性,研究团队成功集成出千瓦级电堆,该电堆在80mA/cm2下稳定运行超过300个循环,能量效率稳定在80%,表现出很好的可靠性。此外,该电池还具有成本低、电导率高、稳定性强、工作电流密度大等特点。

相关人员表示,该锌碘液流电池仍处于研究初期阶段,待进一步提高其高电流密度下的可靠性后,即可推进实用化和产业化。

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