Progrès de la recherche sur la technologie de stockage d'énergie par batterie à écoulement liquide de nouvelle génération
Récemment, le groupe de recherche sur l'électrochimie de la corrosion du Centre pour la corrosion et la protection des matériaux de l'Institut des métaux de l'Académie chinoise des sciences a réalisé une série de progrès importants dans le domaine de la technologie de stockage d'énergie de la nouvelle génération de batterie à flux de fer à faible coût. . Sur la base d'une compréhension approfondie du mécanisme de réaction redox des ions ferreux, les chercheurs ont proposé une stratégie de conception de chimie de coordination avec la réaction de changement de phase de Fe/Fe2+ négatif comme point de départ. Grâce à l'introduction d'agents complexants et de solvants polaires, la réversibilité de la réaction de dissolution des dépôts Fe/Fe2+ et l'inhibition du dégagement d'hydrogène ont été améliorées de manière synergique, réalisant le fonctionnement efficace, stable et à long cycle de la batterie à flux de fer à faible coût, brisant efficacement le goulot d'étranglement de toutes les technologies de batterie à flux de fer, des résultats de recherche pertinents ont été publiés successivement dans le Journal of Materials Chemistry A et Small. Song Yuxi, doctorant, était le premier auteur de l'article, et Tang Xuan était l'auteur correspondant de l'article.
La batterie à flux de fer utilise du chlorure ferreux neutre comme matériau actif, à faible coût, respectueux de l'environnement et à haute densité d'énergie. Cependant, les problèmes de dégagement d'hydrogène, d'hydrolyse et de grappes de dendrites de fer existent dans l'électrode négative de fer, ce qui limite sérieusement la stabilité du cycle à long terme de l'électrode négative de fer et de la batterie à flux tout fer. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont introduit du citrate de sodium dans une solution aqueuse de chlorure ferreux, et le citrate de ligand fort a formé une structure de coordination stable grâce à la combinaison du groupe carboxyle et des ions Fe2+, modifiant la structure hexahydratée inhérente des ions Fe2+ en solution aqueuse ( Figure 1), inhibant ainsi l'hydrolyse et évitant la réaction de dégagement d'hydrogène dans le processus de réduction, améliorant efficacement la réversibilité de la réaction de dissolution des dépôts Fe/Fe2+, la batterie à flux liquide entièrement en fer assemblée a atteint une efficacité de courant de 99,3 %, une efficacité énergétique de 70 % et un taux de rétention de capacité élevée de 100 % pendant 300 cycles (Figure 2), et la durée de vie a été multiplié par 11. Les résultats de la recherche prouvent que la stratégie de conception de la chimie de coordination peut améliorer efficacement les problèmes inhérents à la cathode de fer, ce qui offre un nouveau moyen d'obtenir une réaction de dépôt/dissolution efficace de la cathode de fer dans toutes les batteries à flux de fer. Les travaux de recherche connexes ont été publiés dans le Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 sous le titre 70 % d'efficacité énergétique et 100 % de taux de rétention de capacité élevée pour 300 cycles (Figure 2), et la durée de vie du cycle a été multipliée par 11. Les résultats de la recherche prouvent que la stratégie de conception de la chimie de coordination peut améliorer efficacement les problèmes inhérents à la cathode de fer, ce qui offre un nouveau moyen d'obtenir une réaction de dépôt/dissolution efficace de la cathode de fer dans toutes les batteries à flux de fer. Les travaux de recherche connexes ont été publiés dans le Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 sous le titre 70 % d'efficacité énergétique et 100 % de taux de rétention de capacité élevée pour 300 cycles (Figure 2), et la durée de vie du cycle a été multipliée par 11. Les résultats de la recherche prouvent que la stratégie de conception de la chimie de coordination peut améliorer efficacement les problèmes inhérents à la cathode de fer, ce qui offre un nouveau moyen d'obtenir une réaction de dépôt/dissolution efficace de la cathode de fer dans toutes les batteries à flux de fer. Les travaux de recherche connexes ont été publiés dans le Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 sous le titre"Le réglage de la structure de coordination ferreuse permet une anode Fe hautement réversible pour une longue durée de vie Toutes les batteries à flux de fer".
La stratégie de conception de la chimie de coordination a montré un effet significatif dans l'amélioration de la réversibilité du cycle de toutes les batteries à flux de fer, mais le potentiel redox de la structure de coordination du fer se déplacera sous une énergie de liaison élevée, ce qui limite dans une certaine mesure les caractéristiques de sortie de puissance élevée de toutes les batteries à flux de fer. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont en outre sélectionné le solvant polaire DMSO riche en groupes polaires comme additif de la solution d'anode, ce qui peut aider à réaliser le remodelage principal de la gaine solvatée des ions Fe2+ et la croissance du plan cristallin préféré des ions Fe2+ (Figure 3) , inhibent efficacement la réaction d'évolution de l'hydrogène des ions d'hydrate d'hydrogène, favorisent la nucléation préférentielle des ions Fe2+ sur le plan cristallin plat Fe (110) et forment enfin une morphologie de dépôt de fer uniforme et sans dendrite (Figure 4)."Réglementation similaire de la coque de règlement et du dépôt orienté vers une anode Fe hautement réversible pour toutes les batteries à flux de fer".
