Progreso en la investigación sobre tecnología de almacenamiento de energía de batería de flujo líquido de nueva generación
Recientemente, el Grupo de Investigación de Electroquímica de Corrosión del Centro de Corrosión y Protección de Materiales, Instituto de Metales, Academia de Ciencias de China ha logrado una serie de avances importantes en el campo de la tecnología de almacenamiento de energía de la batería de flujo de hierro de bajo costo de nueva generación. . Sobre la base de una comprensión profunda del mecanismo de reacción redox de los iones ferrosos, los investigadores propusieron una estrategia de diseño de química de coordinación con la reacción de cambio de fase de Fe/Fe2+ negativo como punto de partida. A través de la introducción de agentes complejantes y solventes polares, la reversibilidad de la reacción de disolución de deposición de Fe/Fe2+ y la inhibición de la evolución de hidrógeno se mejoraron sinérgicamente, logrando la operación eficiente, estable y de ciclo largo de la batería de flujo de hierro de bajo costo, rompiendo efectivamente el cuello de botella de toda la tecnología de batería de flujo de hierro, los resultados de investigación relevantes se publicaron sucesivamente en el Journal of Materials Chemistry A y Small. Song Yuxi, estudiante de doctorado, fue el primer autor del artículo, y Tang Xuan fue el autor correspondiente del artículo.
La batería de flujo de hierro utiliza cloruro ferroso neutro como material activo, que tiene un bajo costo, es amigable con el medio ambiente y tiene una alta densidad de energía. Sin embargo, los problemas de evolución de hidrógeno, hidrólisis y grupos de dendritas de hierro existen en el electrodo negativo de hierro, lo que restringe seriamente la estabilidad del ciclo a largo plazo del electrodo negativo de hierro y la batería de flujo de hierro. Para resolver este problema, los investigadores introdujeron citrato de sodio en una solución acuosa de cloruro ferroso, y el ligando fuerte citrato formó una estructura de coordinación estable a través de la combinación del grupo carboxilo y los iones Fe2+, cambiando la estructura hexahidratada inherente de los iones Fe2+ en solución acuosa ( Figura 1), inhibiendo así la hidrólisis y evitando la reacción de evolución de hidrógeno en el proceso de reducción, mejorando efectivamente la reversibilidad de la reacción de disolución de deposición de Fe/Fe2+, la batería de flujo de líquido de hierro ensamblada ha logrado una eficiencia actual del 99,3 %, una eficiencia energética del 70 % y una tasa de retención de alta capacidad del 100 % durante 300 ciclos (Figura 2), y la vida útil del ciclo se ha incrementado en 11 veces. Los resultados de la investigación demuestran que la estrategia de diseño de la química de coordinación puede mejorar de manera efectiva los problemas inherentes del cátodo de hierro, lo que proporciona una nueva forma de lograr una reacción de deposición/disolución eficiente del cátodo de hierro en todas las baterías de flujo de hierro. El trabajo de investigación relacionado se publicó en Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 con el título 70 % de eficiencia energética y 100 % de tasa de retención de alta capacidad durante 300 ciclos (Figura 2), y la vida útil del ciclo se ha incrementado 11 veces. Los resultados de la investigación demuestran que la estrategia de diseño de la química de coordinación puede mejorar de manera efectiva los problemas inherentes del cátodo de hierro, lo que proporciona una nueva forma de lograr una reacción de deposición/disolución eficiente del cátodo de hierro en todas las baterías de flujo de hierro. El trabajo de investigación relacionado se publicó en Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 con el título 70 % de eficiencia energética y 100 % de tasa de retención de alta capacidad durante 300 ciclos (Figura 2), y la vida útil del ciclo se ha incrementado 11 veces. Los resultados de la investigación demuestran que la estrategia de diseño de la química de coordinación puede mejorar de manera efectiva los problemas inherentes del cátodo de hierro, lo que proporciona una nueva forma de lograr una reacción de deposición/disolución eficiente del cátodo de hierro en todas las baterías de flujo de hierro. El trabajo de investigación relacionado se publicó en Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 con el título"El ajuste de la estructura de coordinación ferrosa permite un ánodo de Fe altamente reversible para una vida útil prolongada Todas las baterías de flujo de hierro".
La estrategia de diseño de química de coordinación ha mostrado un efecto significativo en la mejora de la reversibilidad del ciclo de todas las baterías de flujo de hierro, pero el potencial redox de la estructura de coordinación de hierro cambiará bajo una energía de enlace alta, lo que limita las características de salida de alta potencia de todas las baterías de flujo de hierro hasta cierto punto. Para resolver este problema, los investigadores seleccionaron además el solvente polar DMSO rico en grupos polares como el aditivo de la solución de ánodo, que puede ayudar a lograr la principal remodelación de la vaina solvatada de los iones Fe2+ y el crecimiento del plano cristalino preferido de los iones Fe2+ (Figura 3) , inhiben eficazmente la reacción de evolución del hidrógeno de los iones de hidrato de hidrógeno, promueven la nucleación preferencial de los iones Fe2+ en el plano cristalino Fe (110) plano y, finalmente, forman una morfología de deposición de hierro uniforme y libre de dendritas (Figura 4)."Regulación similar de carcasa de asentamiento y depósito orientado hacia un ánodo de Fe altamente reversible para todas las baterías de flujo de hierro".
