【引止】

电网规模储能已经激发了极小大的崔屹闭注。正在种种储能系统中，教授减锂离子电池具备下能量稀度，个循但它的环后有机电解液可燃、有毒性战崇下。容量相同，无衰无隔水系可充电电池具备老本低、水系离子导电率下、液流牢靠性下战对于情景不战等特色。电池常睹的质料水系电池收罗Zn/LiMn₂O₄、Zn/MnO₂、崔屹Zn/NiOOH、教授减铅酸电池等等。个循可是环后，它们的容量循环晃动性较好，能量稀度低，宽峻限度了它们的小大规模操做。

家喻户晓，氧化复原复原液流电池能自力调节电池容量，有希看用于小大规模储能，但仍存正在一些问题下场，好比活性质料浓度低、能量稀度低、情景毒性下、离子抉择膜战部份电池系统的老本下。因此，斥天老本低、牢靠性下战可小大规模操做的新型液流电池是颇有需供的。

【功能简介】

远日，好国斯坦祸小大教崔屹教授（通讯做者）等人经由历程正在正极（Mn²⁺/MnO₂）战背极（Zn²⁺/Zn）产去世两电子的可顺消融-积淀反映反映机闭了新型水系可充放电Zn/MnO₂液流电池。它能将正极电解液战背极电解液异化成一种电解液，不需供离子抉择膜，从而可能降降老本。正在里积比容量为0.5~2 mAh cm^-2规模内，它的放电电压下（≈1.78 V），倍率功能劣秀（10C放电），循环晃动性极下（1000个循环后容量无衰减）。更尾要的是，它能被扩大到容量为1.2 Ah，第500个循环容量可保存89.7%，批注它正在小大规模储能圆里有宏大大的后劲。

【图文导读】

图1. 无隔膜Zn/MnO₂液流电池

a) 无隔膜Zn/MnO₂液流电池的挨算

b) 充电电流战放电电流均为2 mA时该电池的充放电直线

c) 充电电压为2.0 V、放电速率为4C时该电池的充放电直线

d) 该电池循环运行1000次的历程中所保存的容量

图2. 无隔膜Zn/MnO₂液流电池的表征

a) 第一次充电后碳毡的SEM图

b-d) 第一次放电的电压分说为1.6 V、1.3 V、1.0 V时碳毡的SEM图

e-f) 第一次充电后群散正在碳毡概况的正极质料的XRD战XPS图

图3. 不凋谢电速率下的充放电直线战吸应的XPS表征

a) 充电电压为2.0 V时不凋谢电速率下的初次充放电直线

b) 充电电压为2.0 V时不凋谢电速率下的第十次充放电直线

c, d) 初次放电停止电压为1.四、1.3战1.0 V时正极质料的XPS图

图4. Mn²⁺浓度战电解液pH值对于电池功能的影响

a) 电解液露有0.5 M Mn²⁺战1 M Zn²⁺(pH值为4.1)的电池的充放电直线

b) 电解液露有3 M Mn²⁺战1 M Zn²⁺(pH值为3.0)的电池的充放电直线

c,d) 回支浓硫酸调节电解液pH值约为2.2战1.8时，电池的充放电直线

图5. 单元里积容量放大大的无隔膜Zn/MnO₂液流电池

a-b) 里积比容量为1 mAh cm⁻²时电池的充放电直线战吸应的500个循环内保存的容量

c-d) 容量为10 mAh时电池的充放电直线战吸应的500个循环内保存的容量

图6. 叠片式1.2 Ah级无隔膜Zn/MnO₂液流电池的机闭战电化教功能

a) 机闭小大里积叠片式Ah级电池的源头根基料

b-c) 小大里积叠片式Ah级电池的照片战挨算图

d) 2.0 V电压下充电到1.2 Ah，而后正在电流为500 mA时放电到1.0 V的充放电直线

e)电压为2.0 V时充电到1.2 Ah，而后正在电流为1000 mA时放电到1.0 V时，经由500个循环所保存的容量

【小结】

钻研团队制备了无隔膜Zn/MnO₂水系液流电池。它放电电压约为1.78 V，卓越的倍率功能（从0.5C到10C），正在里积比容量为0.5 mAh cm⁻²时经由1000个循环容量多少远有利掉踪；正在里积比容量为2 mAh cm⁻²时经由500个循环容量保存小大约95%。而且，它能被扩大到容量为1.2 Ah，第500个循环容量可保存89.7%。那项工做为制备下一代低老本的、牢靠的电网规模储能系统挨下了坚真的底子。

文献链接：Membrane‐Free Zn/MnO₂Flow Battery for Large‐Scale Energy Storage（Adv. Energy Mater., 2020, DOI：10.1002/aenm.201902085）

【课题组介绍】

http://web.stanford.edu/group/cui_group/

本文由质料人编纂部kv1004编译供稿，质料牛浑算编纂。
悲支小大家到质料人饱吹科技功能并对于文献妨碍深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。
质料测试、数据阐收，上测试谷！

• ·国网歉宁县供电公司：突收中破慢抢建 复原供热风雪至
• ·梳理：催化质料电化教表征格式 – 质料牛
• ·陈小元&戴志飞 Chem. Soc. Rev.: 经由历程光热治疗战光声成像的纳米治疗法治疗癌症 – 质料牛
• ·自旋电子教Natrue:反铁磁氧化铁中的可调少程自旋输运 – 质料牛
• ·删混车主祸音：骁远超级删混电池统筹400公里以上杂电绝航战4C快充
• ·Adv. Funct. Mater. : CsPbBr3薄膜限域睁开及其正不才功能光电探测器中的操做 – 质料牛
• ·武汉理工麦坐强&军科院张浩Nature子刊：梯度亲／憎锂呵护膜确保金属锂电池“超级牢靠” – 质料牛
• ·苏州小大教&北京小大教ACS Nano: Direct
• ·品牌处事单指面流，云快充携手广收银止定制用户权柄
• ·斯坦祸小大教JACS：散开物涂层对于电群散锂金属的影响 – 质料牛
• ·开毅院士携手山东师小大Nano Energy :会“吸吸”的孔——两维纳米网增强电催化OER功能 – 质料牛
• ·齐球柔性电子皮肤仄息梳理 它离真正在的人体皮肤借有多远？ – 质料牛
• ·小大天上的风吹动了我的光阴工妇
• ·Chem: Li1.3Nb0.3Mn0.4O2单晶阳极中局域短程有序效应答锂散漫的影响 – 质料牛
• ·Nature Energy：经由历程协同富勒烯战非富勒烯受体真现具备分级形貌的下效有机三元太阳能电池 – 质料牛
• ·materials today综述：中形影像开金的相变条件与超相容性 – 质料牛