蔡兴华,黄成德

(天津大学化工学院,天津 300350)

为缓冲太阳能和风力发电的间歇性带来的影响,并改善电网的电力质量[1-3],可再生能源的日益发展和智能电网的普及对大规模的电能存储系统(EES)提出了更高的要求。 理想的EES 系统应快速、高效、经济地存储和释放大量的能源。 在各种EES 系统中,氧化还原液流电池(RFBs)由于在发电和能量储存方面采取分离的方式,因此在大规模应用中具有优越的可伸缩性、操作灵活和足够的安全性[4],作为一个有前途的技术脱颖而出。 但是大规模部署该电池成本相对较高,同时因为它的能量密度受到电解质的溶解度的限制,使得使用的限制大大增加。 传统的钒氧化还原电池(VRB)中钒氧化还原物质的浓度约为2 mol/L,导致能量密度仅为25 ～30 Wh/L[5]。

为了解决活性物质的溶解度带来的问题,人们尝试采用不同的活性电对和电解质溶剂,以期提高相应的能量密度,但效果都不太明显。 而在半固态的液流电池中[6-7],正负极电解液采用流动的悬浮液,打破了氧化还原物质的溶解度的极限。 但是相应的问题也十分明显,大量的导电添加剂的加入和悬浮液的高黏度会产生复杂的流体动力学,增加泵体的负载,降低了能量效率。 另一种可以提高效率的方法是采用一种新的概念——氧化还原靶向反应。 2006 年Wang 等[8]首次提出氧化还原靶向反应来消除如LiFePO4绝缘电池材料中的导电剂的加入。 这种概念同之前提出的在绝缘电池材料表面合成分子布线和聚合物布线[9-10]相似,通过采取一种介质,来提高离子的电导率和电子的传输。……