Small:高性能钒液流电池用普鲁士蓝复合电极

近日,由长沙理工大学丁美教授、贾传坤教授、重庆大学孙立东教授、中科院纳米能源研究所孙其君研究员共同主导,联合美国德克萨斯理工大学等国际团队,利用电化学沉积技术,开发出一种大规模储能钒液流电池用普鲁士蓝复合电极材料。相关研究成果于2020年8月18日发表在国际知名期刊Small (IF:11.459) (DOI:10.1002/smll.202003321)上。

钒液流电池具有循环寿命长、安全可靠、功率与容量独立等优点,是目前最有应用前景的大规模储能技术之一。电极材料是决定液流电池性能和电堆成本的关键材料。然而目前最常用电极材料为碳毡或者石墨毡,存在对钒离子催化活性低和比表面积低的缺点,造成钒液流电池效率低和功率成本高的商业化瓶颈。针对此难题,研究团队利用电沉积技术开发了普鲁士蓝复合电极,基于氧化还原靶向催化原理实现了普鲁士蓝复合电极对钒离子反应活性的提升,从而显著提高了钒液流电池功率密度和能量效率。采用该复合电极材料组装的钒液流电池的功率密度较碳毡电极(779 mW cm-2)提升50%以上(1215 mW cm-2)。并在100 mA cm-2的电流密度下电压效率和能量效率分别超过90%和88%。该研究成果为钒液流电池电极材料商业化应用提供了新的思路。目前该电极材料小试产线已设计成功,可实现大规模储能钒液流电池普鲁士蓝复合电极材料的生产。

该研究工作得到了国家自然科学基金、湖南省团队百人计划、湖南省高层次人才聚集工程-创新人才资助。长沙理工大学和重庆大学联合培养硕士生夏路、长沙理工大学硕士生龙婷、美国德克萨斯理工大学李文跃博士为论文并列第一作者,长沙理工大学丁美教授、贾传坤教授、重庆大学孙立东教授、中科院纳米能源研究所孙其君研究员为共同通讯作者。