12月22日消息，我國科學(xué)家成功破解了鋅溴液流電池長壽命難題，開發(fā)出新型溴基兩電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)體系，使電池循環(huán)壽命提升20倍以上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“近乎零腐蝕”和更高能量密度。

這項(xiàng)突破由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李先鋒研究員團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)成果已于本月19日在《自然?能源》(Nature Energy) 發(fā)表。

科學(xué)家創(chuàng)新引入胺類溴捕獲劑（如磺氨酸鈉 SANa），將充電過程中產(chǎn)生的強(qiáng)腐蝕性溴單質(zhì)迅速轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的溴代胺類化合物，使電解液中游離溴濃度從傳統(tǒng)的數(shù)百毫摩爾驟降至僅7摩爾，幾乎消除了腐蝕隱患。

同時(shí)將傳統(tǒng)的單電子轉(zhuǎn)移(Br?→Br?) 升級為兩電子轉(zhuǎn)移(Br?→Br?)，能量密度大幅提升。

傳統(tǒng)電池充電時(shí)，溴離子被氧化成Br?，形成腐蝕性強(qiáng)的深紅色液體，甚至出現(xiàn)油狀溴相，而在新體系中，Br?一生成就被 SANa“捕獲”，電解液始終保持清亮均一，無溴相形成。

這一轉(zhuǎn)變不僅解決腐蝕問題，還使反應(yīng)可逆性顯著提升，能量效率保持在80%以上。

采用新技術(shù)的鋅溴液流電池循環(huán)壽命可超600次，是傳統(tǒng)鋅溴液流電池的20倍以上，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間1400小時(shí)，提升7倍。

在2M溴離子濃度下，電池體積能量密度從90Wh/L提升至152 Wh/L，提升約69%，進(jìn)一步優(yōu)化濃度后，能量密度接近200Wh/L，已接近部分鋰離子電池水平，且未以犧牲效率為代價(jià)，在40mA/cm2電流密度下仍保持78%以上的能量效率。

而且由于腐蝕大幅降低，不再需要昂貴的氟化物膜和特種防腐材料，改用普通SPEEK膜即可穩(wěn)定運(yùn)行。

電解液成本從128美元/kWh降至75美元/kWh，降低約41%，系統(tǒng)總成本 (長時(shí)儲(chǔ)能) 有望降至161美元 /kWh，接近主流鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格區(qū)間。

未來這種電池有望成為大規(guī)模儲(chǔ)能的“理想之選”，特別適合風(fēng)能、太陽能等不穩(wěn)定可再生能源的并網(wǎng)儲(chǔ)能，在電網(wǎng)調(diào)頻、備用電源、離網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。