水系液流电池因为能量和功率彼此独立、安全性高、储能规模可调等特征,在大规模储能范围极具应用前景。然而活性物质在水中存在溶解度极限,制约水系液流电池的能量密度。铁氰化物/亚铁氰化物是容易见到的水系液流电池正极活性物质,具备可逆性好、稳定性高和原材料本钱低等优点,但其溶解度低,因此目前急切需要打破活性物质溶解度限制,开发高能量密度电解液体系。
水系液流电池因为能量和功率彼此独立、安全性高、储能规模可调等特征,在大规模储能范围极具应用前景。然而活性物质在水中存在溶解度极限,制约水系液流电池的能量密度。铁氰化物/亚铁氰化物是容易见到的水系液流电池正极活性物质,具备可逆性好、稳定性高和原材料本钱低等优点,但其溶解度低,因此目前急切需要打破活性物质溶解度限制,开发高能量密度电解液体系。
基于异离子效应原理,研究团队将亚铁氰化钾和亚铁氰化钠混合物作为正极活性物质,成功将铁氰化物/亚铁氰化物的溶解度大幅提高至1.62摩尔/升。在正极储液罐中引入普鲁士蓝作为固体储能材料,借助氧化还原靶向反应,进一步将正极活性物质的理论浓度增加到10摩尔/升,该侧在中性铁硫液流电池体系中理论能量密度高达260瓦时/升。
20千瓦中性铁硫液流电池单堆商品
测试结果表明,正极电解液实质能量密度为92.8瓦时/升,电池的最大功率密度达到284.7毫瓦/平方厘米。同时该体系具备优秀的高温性能,在50摄氏度下电池仍能维持好的循环稳定性,且固体储能材料的借助率伴随温度升高逐步增加。中性铁硫液流电池小电堆的库仑效率接近100%。
研究发现,基于氧化还原靶向反应的中性铁硫液流电池表现出超长的循环寿命,7000次循环后,因为固体储能物质持续释放容量,电池的容量维持率达到181.8%。
研究职员表示,该研究设计的基于氧化还原靶向反应的中性铁硫液流电池具备较低的电解液本钱,在大规模储能范围应用前途远大。





