近日，大連化學物理研究所儲能技術(shù)研究部(DNL17)李先鋒研究員團隊在低溫水系鋅溴液流電池溴絡(luò)合劑研究方面取得新進展。團隊提出了多溴化物絡(luò)合物極性調(diào)控策略，闡明了溴絡(luò)合劑結(jié)構(gòu)對多溴化物性質(zhì)的影響機制，合成了新型高性能絡(luò)合劑，實現(xiàn)了鋅溴液流電池在低溫和室溫條件下的高效穩(wěn)定運行。
 

　　鋅溴液流電池具有安全性高、成本低、能量密度高等優(yōu)勢，在分布式儲能領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，傳統(tǒng)溴絡(luò)合劑形成的多溴化物在低溫條件下易發(fā)生相變，導致電池極化增大，降低電池運行的可靠性。因此，深入研究溴絡(luò)合劑結(jié)構(gòu)，揭示其對多溴化物性質(zhì)的影響機制，開發(fā)新型寬溫區(qū)絡(luò)合劑，對于推動鋅溴液流電池技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
 

　　本工作中，團隊基于對絡(luò)合劑碳骨架結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性研究，設(shè)計合成出新型綜合性能優(yōu)異的低溫溴絡(luò)合劑，實現(xiàn)了對多溴化物絡(luò)合物極性的有效調(diào)控。該絡(luò)合劑有效避免了多溴化物絡(luò)合物分子間形成強的氫鍵相互作用，使充電產(chǎn)物在相對較低的溫度下保持液態(tài)。此外，團隊通過降低多溴化物絡(luò)合物分子的極性，有效降低其在水中的溶解度，降低了電池的自放電。采用該絡(luò)合劑的鋅溴液流電池在室溫下可穩(wěn)定循環(huán)1600次，平均庫倫效率超過95%；特別是在?20 °C的低溫下，電池可穩(wěn)定運行250個循環(huán)，庫倫效率高達99%。本研究為鋅溴液流電池低溫溴絡(luò)合劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化提供了新思路。
 

　　上述成果以“Molecular polarity regulation of polybromide complexes for high-performance low-temperature zinc-bromine flow batteries”為題，于近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》(Energy & Environmental Science)上。該成果的第一作者為我所DNL17博士研究生趙明。上述工作得到中國科學院A類先導專項“基于高比例可再生能源的儲能關(guān)鍵技術(shù)與示范”、 中國科學院青促會、中國科學院潔凈能源創(chuàng)新研究院-榆林學院聯(lián)合基金等項目的支持。(文/圖 趙明、尹彥斌)