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仪器网 科技成果】液流电池是一种利用流动的液态电解液作为储能介质的储能技术。该项技术能够将能量的存储和转换过程物理上分离，使得液流电池可以在储能容量和功率上进行独立调整，从而在大规模长时储能领域的商业化应用中展现出卓越的灵活性。
《储能产业研究白皮书》中显示，从2000年到2022年，新型储能装机市场中，液流电池路线占整个新型市场储能的比重仅为1.2%，锂
离子电池占比则高达94%。长时储能需求爆发的刺激下，液流储能自带的“安全性”和方便扩容带来的“经济性”优势，相较于锂电池开始凸显。然而活性物质在水中存在溶解度极限，制约着水系液流电池的能量密度，因此水系液流电池的产业化发展受到低能量密度和高成本等关键问题的限制。
近日，长沙理工大学教授贾传坤和丁美，基于团队首创的中性铁硫液流电池体系，联合新加坡国立大学教授王庆，利用氧化还原靶向反应的机理，构建了新一代高能量密度中性铁硫固液相液流电池系统。
铁
氰化物/亚铁氰化物是目前常见的水系液流电池正极活性物质，具有可逆性好、稳定性高和原材料成本低等优点，但其溶解度低，阻碍了铁基液流电池的发展。因此，亟需打破活性物质溶解度限制，开发高能量密度电解液体系。
他们基于异离子效应原理，将亚铁氰化钾和亚铁氰化钠混合物作为正极活性物质，成功将铁氰化物/亚铁氰化物的溶解度大幅提升至1.62摩尔/升。并在正极储液罐中引入普鲁士蓝作为固体储能材料，利用氧化还原靶向反应，进一步将正极活性物质的理论浓度增加到10摩尔/升，该侧在中性铁硫液流电池体系中理论能量密度高达260 Wh L-1。电池测试结果表明，正极电解液实际能量密度为92.8 Wh L-1，电池的最大功率密度达到284.7 mW cm-2。
该体系具有优异的高温性能，在50摄氏度下电池仍能保持良好的循环稳定性，且固体储能材料的利用率随着温度升高逐步增加。中性铁硫液流电池小电堆的库伦效率接近100%。除此之外，研究还发现，基于氧化还原靶向反应的中性铁硫液流电池表现出超长的循环寿命，7000次(4500h)循环后，由于固体储能物质持续释放容量，电池的容量保持率达到181.8%。
相比较以往报道的铁氰化物/亚铁氰化物电解液体系，该研究得到的电解液体系表现出最高的体积容量，为95.7 Ah L-1。该研究设计的基于氧化还原靶向反应的中性铁硫液流电池具有较低的电解液成本，在大规模储能领域极具应用前景。目前，该成果已完成产业化落地，并正建设100兆瓦中性铁硫液流电池生产线，预计2024年建成投产。
（资料来源：中国科学报）
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