차세대 액체 흐름 배터리 에너지 저장 기술에 대한 연구 진행
최근 중국과학원 금속연구소 재료 부식 및 보호 센터의 부식 전기화학 연구 그룹은 차세대 저비용 전철 흐름 전지의 에너지 저장 기술 분야에서 일련의 중요한 진전을 이루었습니다. . 연구진은 철 이온의 산화환원 반응 메커니즘에 대한 심층적인 이해를 바탕으로 음성 철/Fe2+의 상변화 반응을 출발점으로 하는 배위 화학 설계 전략을 제시했다. 착화제와 극성 용매의 도입을 통해 철/Fe2+ 증착 용해 반응의 가역성과 수소 발생 억제가 상승적으로 개선되어 저비용 전철 흐름 배터리의 효율적이고 안정적이며 긴 주기 작동을 실현했습니다. 모든 철 흐름 배터리 기술의 병목 현상을 효과적으로 깨고 관련 연구 결과가 신문 의 재료 화학 A 및 Small에 연속적으로 발표되었습니다. 박사과정 학생인 노래 Yuxi가 논문의 제1저자였고 당나라 Xuan이 교신저자였습니다.
전철 흐름 전지는 중성 염화 제1철을 활성 물질로 사용하여 비용이 저렴하고 환경 친화적이며 에너지 밀도가 높습니다. 그러나 철 음극에는 수소 발생, 가수분해 및 철 덴드라이트 클러스터 문제가 존재하며, 이는 철 음극 및 전철 흐름 배터리의 장기 사이클 안정성을 심각하게 제한합니다. 이를 해결하기 위해 연구진은 염화제일철 수용액에 구연산나트륨을 도입했는데, 강력한 리간드 구연산염이 카르복실기와 Fe2+이온의 결합을 통해 안정적인 배위 구조를 형성해 수용액에서 Fe2+이온 고유의 육수화물 구조를 변화시켰다. 그림 1) 환원 과정에서 가수분해를 억제하고 수소 발생 반응을 피함으로써, 철/Fe2+증착 용해 반응의 가역성을 효과적으로 개선하여 조립된 모든 철 액체 흐름 배터리는 300사이클 동안 99.3%의 전류 효율, 70%의 에너지 효율 및 100%의 고용량 유지율을 달성했으며(그림 2) 사이클 수명 11배 증가했습니다. 연구 결과는 배위 화학 설계 전략이 모든 철 흐름 배터리에서 철 음극의 효율적인 증착/용해 반응을 달성하는 새로운 방법을 제공하는 철 음극의 고유한 문제를 효과적으로 개선할 수 있음을 입증합니다. 관련 연구는 신문 의 재료 화학 A, 2021, 9, 20354라는 제목으로 게재되었습니다. 300 사이클 동안 70% 에너지 효율 및 100% 고용량 유지율(그림 2), 사이클 수명이 11배 증가했습니다. 연구 결과는 배위 화학 설계 전략이 모든 철 흐름 배터리에서 철 음극의 효율적인 증착/용해 반응을 달성하는 새로운 방법을 제공하는 철 음극의 고유한 문제를 효과적으로 개선할 수 있음을 입증합니다. 관련 연구는 신문 의 재료 화학 A, 2021, 9, 20354라는 제목으로 게재되었습니다. 300 사이클 동안 70% 에너지 효율 및 100% 고용량 유지율(그림 2), 사이클 수명이 11배 증가했습니다. 연구 결과는 배위 화학 설계 전략이 모든 철 흐름 배터리에서 철 음극의 효율적인 증착/용해 반응을 달성하는 새로운 방법을 제공하는 철 음극의 고유한 문제를 효과적으로 개선할 수 있음을 입증합니다. 관련 연구는 신문 의 재료 화학 A, 2021, 9, 20354라는 제목으로 게재되었습니다."철 배위 구조를 조정하여 수명이 긴 모든 철 흐름 배터리를 위해 고도로 가역적인 철 양극을 가능하게 합니다.".
배위 화학 설계 전략은 모든 철 흐름 배터리의 사이클 가역성을 개선하는 데 상당한 효과를 보였지만 철 배위 구조의 산화 환원 전위는 높은 결합 에너지에서 이동하여 모든 철 흐름 배터리의 높은 전력 출력 특성을 어느 정도 제한합니다. 이 문제를 해결하기 위해 연구원들은 양극 용액 첨가제로 극성 그룹이 풍부한 극성 용매 DMSO를 추가로 선택했습니다. 이는 Fe2+ 이온의 주요 용매화 피복 리모델링과 Fe2+ 이온의 바람직한 결정면 성장을 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다(그림 3). , 수소 수화물 이온의 수소 발생 반응을 효과적으로 억제하고 편평한 철(110) 결정 평면에서 Fe2+ 이온의 우선적인 핵 생성을 촉진하고 최종적으로 균일한 덴드라이트가 없는 철 증착 형태를 형성합니다(그림 4)."모든 철 흐름 배터리에 대해 고도로 가역적인 철 양극을 향한 정착 쉘 및 배향된 침전물에 대한 유사한 규제".
