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17倍!新型“长寿分子”可大大延长液流电池使用寿命
2022.06.22 15:31 财联社 黄君芝

财联社上海6月22日讯(编辑 黄君芝)剑桥大学和哈佛大学的科学家团队近日对外宣称,他们已经发现一种物质,可以大大延长有机液流电池的寿命。他们使用了一种被称为2,6-二羟基蒽醌(DHAQ)的分子来避免不太稳定的氧化还原活性物质分解,这是影响这种液流电池存储容量的主要因素。

所谓的液流电池和手机里的锂电池一样,都包括将电解质中存储的能量转换成电能的正负电极,以及将电荷从一个电极传送到另一个电极的电解质三大组成。不过,传统电池将正负电极和电解质一起封装,液流电池则将正负电极分开,电解液各自循环。

这些电解液储存在任意大小的外部容器中,在使用时泵入电极。因此,液流电池的充电容量可以提高到百万瓦特的级别。蒽醌是目前公认的最有前途的液流电池有机分子,而且是大规模生产成本最低的分子之一。

研究人员Michael Aziz说,“有机氧化还原液流电池有望显著降低间歇性能源储能的成本,但有机分子的不稳定性阻碍了它们的商业化。现在,我们有了一个真正实用的解决方案来延长这些分子的寿命,这是使这些电池具有竞争力的一大步。”

起初,研究人员认为分子的寿命取决于电池的充放电次数,就像锂离子等固体电池那样。然而,在调和不一致的结果时,研究人员发现不管是使用了多少次电池,这些蒽醌在一段时间内都会缓慢分解。他们发现分解的量是基于分子的“年龄”,而不是它们被充放电的频率。

研究人员说,“我们发现,这些蒽醌分子,有两个氧原子嵌入碳环,在充电时有轻微的失去一个氧原子的倾向,变成一个不同的分子。一旦发生这种情况,就会发生连锁反应,导致储能材料的不可逆损失。”

研究人员还称,尽管让分子暴露在空气中,经过一个循环,这个分子会吸收氧气并恢复到原来的状态。但是经常将电池的电解液暴露在空气中是不实际的。

在最新研究中,通过核磁共振(NMR),科学家们发现电池的活性物质可以通过深度放电进行重组,使之变成DHAQ。而通过这种方法开发的氧化还原液流电池的净寿命比此前的版本要长17倍。这项研究成果已于近期发表在了《自然化学》杂志上。

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Aziz说,“这项重要的工作代表着朝着低成本、长寿命的液流电池方向的重大进步。”

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