铁基氧化还原液流电池研究进展及展望

液流电池作为大规模储能技术,具有广泛的应用前景。但是目前主流液流电池由于成本过高导致商业化进程缓慢。利用液流电池技术实现大规模储能需要大量包含电化学活性物质的电解液,通常由不同价态的金属、离子化合物、溶剂及添加剂组成。由于铁元素具有储量丰富、环保无污染等优点,铁单质或铁的化合物是液流电池的正负极活性物质的理想材料,受到了研究人员的广泛关注。基于现有的研究工作,综述了不同类型的铁基混合液流电池和全液流电池的研究进展,梳理讨论了形成不同铁液流电池性能差异的影响因素如析氢、溶解度、电导率、反应动力学等,最后总结并展望了铁基液流电池的发展趋势和前景,提出需要进一步研究降低电极析氢的措施,探索经济且活性物质易回收的方案,提高电极的稳定性,并探索新的电极结构和水系液流电池体系。

基于3D固态负极的铁铅单液流电池研究

低成本的大规模电化学储能技术对于清洁可再生能源的高效利用具有重要意义.设计了一种3D结构的铅负极,并在此基础上构建了铁铅单液流电池.其中采用硫酸亚铁/硫酸铁和铅/硫酸铅分别作为电池的正、负极活性物质,硫酸水溶液为电解液.负极采用高导电的乙炔黑构建了具有多孔结构的导电网络,并通过加入硫酸钡或腐殖酸等添加剂显著提升了电池性能.该电极的设计可以有效避免负极枝晶、析氢和不可逆硫酸化等问题.通过对乙炔黑含量的研究发现,负极中乙炔黑含量为活性物质质量的12.5%时,电池显示出最佳性能,能显著提高电池的能量效率、活性物质利用率和倍率性能.在20 mA/cm^(2)的电流密度下,负极比容量可以达到89.3 mAh/g,电流效率与能量效率分别达到了99.3%和88.6%,且有稳定的循环性能.此外,此电池活性物质的估算成本仅为53.27$/kWh,在各种储能电池体系中具有成本优势,因此作为低成本大规模电化学储能的电池技术,铁铅单液流电池具有较好的研究前景.