溴基两电子转移反应体系
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我科学家破译锌溴液流电池长寿命“密码”
科技日报· 2025-12-22 01:02
文章核心观点 - 中国科学院大连化学物理研究所李先锋团队在溴基液流电池领域取得突破,开发出一种新型溴基两电子转移反应体系,成功应用于锌溴液流电池,实现了长寿命和系统放大验证 [1][2] 技术突破与原理 - 团队开发出新型溴双电子转移反应路径,通过在电解液中引入连接吸电子基团的胺类化合物作为溴清除剂,将电化学反应产生的Br2转化为溴代胺类化合物,有效降低溶液中Br2浓度 [2] - 该反应实现了从Br-到Br+(溴代胺类化合物)的双电子转移,与传统单电子转移(Br-到Br0)方法不同,显著提高了电池的能量密度 [2] - 超低的Br2浓度大幅降低了电解液的腐蚀性,从而提高了电池寿命 [2] 性能与实验结果 - 研究团队将新反应应用于锌溴液流电池,实验表明,即使采用廉价且耐腐蚀性较差的SPEEK(磺化聚醚醚酮)膜,电池仍可实现长期稳定运行 [2] - 在放大至5kW级的系统测试中,该电池在40mA cm-2的条件下稳定运行超过700个循环,总寿命超过1400小时 [2] - 该电池系统的能量效率超过78% [2] 行业背景与挑战 - 溴基液流电池依赖于溴离子(Br-)与溴单质(Br2)的氧化还原反应,具有资源来源广、电极电势高以及溶解度高等优势 [1] - 传统技术中,充电过程产生的大量Br2会严重腐蚀电池材料,显著降低电池的循环寿命,并对电池材料的耐腐蚀性提出更高要求,推高电池成本 [1] - 传统溴络合剂虽能一定程度上缓解腐蚀问题,但其形成的分相结构往往导致体系均匀性差,增加了系统复杂性 [1]