Progresso na pesquisa sobre tecnologia de armazenamento de energia de bateria de fluxo líquido de nova geração
Recentemente, o Grupo de Pesquisa de Eletroquímica de Corrosão do Centro de Corrosão e Proteção de Materiais, Instituto de Metais, Academia Chinesa de Ciências fez uma série de progressos importantes no campo da tecnologia de armazenamento de energia de bateria de fluxo de ferro de baixo custo de nova geração . Com base na compreensão profunda do mecanismo de reação redox de íons ferrosos, os pesquisadores apresentaram uma estratégia de design de química de coordenação com a reação de mudança de fase de Fe/Fe2+ negativo como ponto de partida. Através da introdução de agentes complexantes e solventes polares, a reversibilidade da reação de dissolução de deposição de Fe/Fe2+ e a inibição da evolução do hidrogênio foram melhoradas sinergicamente, realizando a operação eficiente, estável e de longo ciclo da bateria de fluxo de ferro de baixo custo, efetivamente quebrando o gargalo de toda a tecnologia de bateria de fluxo de ferro, resultados de pesquisas relevantes foram publicados sucessivamente no Journal of Materials Chemistry A and Small. Song Yuxi, um estudante de doutorado, foi o primeiro autor do artigo, e Tang Xuan foi o autor correspondente do artigo.
A bateria de fluxo de ferro usa cloreto ferroso neutro como material ativo, que tem baixo custo, respeito pelo meio ambiente e alta densidade de energia. No entanto, existem problemas de evolução de hidrogênio, hidrólise e aglomerados de dendritos de ferro no eletrodo negativo de ferro, que restringem seriamente a estabilidade do ciclo de longo prazo do eletrodo negativo de ferro e da bateria de fluxo totalmente de ferro. Para resolver este problema, os pesquisadores introduziram citrato de sódio em solução aquosa de cloreto ferroso, e o forte ligante citrato formou uma estrutura de coordenação estável através da combinação do grupo carboxila e íons Fe2+, alterando a estrutura hexahidratada inerente de íons Fe2+ em solução aquosa ( Figura 1), inibindo assim a hidrólise e evitando a reação de evolução de hidrogênio no processo de redução, melhorando efetivamente a reversibilidade da reação de dissolução de deposição de Fe/Fe2+, A bateria de fluxo líquido de ferro montada alcançou 99,3% de eficiência atual, 70% de eficiência energética e 100% de taxa de retenção de alta capacidade para 300 ciclos (Figura 2) e o ciclo de vida aumentou 11 vezes. Os resultados da pesquisa provam que a estratégia de design de química de coordenação pode efetivamente melhorar os problemas inerentes do cátodo de ferro, o que fornece uma nova maneira de obter uma reação eficiente de deposição/dissolução do cátodo de ferro em todas as baterias de fluxo de ferro. O trabalho de pesquisa relacionado foi publicado no Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 sob o título 70% de eficiência energética e 100% de alta taxa de retenção de capacidade para 300 ciclos (Figura 2), e a vida útil foi aumentada em 11 vezes. Os resultados da pesquisa provam que a estratégia de design de química de coordenação pode efetivamente melhorar os problemas inerentes do cátodo de ferro, o que fornece uma nova maneira de obter uma reação eficiente de deposição/dissolução do cátodo de ferro em todas as baterias de fluxo de ferro. O trabalho de pesquisa relacionado foi publicado no Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 sob o título 70% de eficiência energética e 100% de alta taxa de retenção de capacidade para 300 ciclos (Figura 2), e a vida útil foi aumentada em 11 vezes. Os resultados da pesquisa provam que a estratégia de design de química de coordenação pode efetivamente melhorar os problemas inerentes do cátodo de ferro, o que fornece uma nova maneira de obter uma reação eficiente de deposição/dissolução do cátodo de ferro em todas as baterias de fluxo de ferro. O trabalho de pesquisa relacionado foi publicado no Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 20354 sob o título"O ajuste da estrutura de coordenação ferrosa permite um ânodo de ferro altamente reversível para longa duração Todas as baterias de fluxo de ferro".
A estratégia de design de química de coordenação mostrou um efeito significativo na melhoria da reversibilidade do ciclo de todas as baterias de fluxo de ferro, mas o potencial redox da estrutura de coordenação de ferro mudará sob alta energia de ligação, o que limita as características de saída de alta potência de todas as baterias de fluxo de ferro até certo ponto. Para resolver este problema, os pesquisadores selecionaram ainda o solvente polar DMSO rico em grupos polares como o aditivo da solução anódica, que pode ajudar a alcançar a principal remodelação da bainha solvatada de íons Fe2+ e o crescimento do plano cristalino preferido de íons Fe2+ (Figura 3) , efetivamente inibem a reação de evolução de hidrogênio de íons de hidrato de hidrogênio, promovem a nucleação preferencial de íons Fe2+ no plano cristalino de Fe (110) plano e, finalmente, formam uma morfologia de deposição de ferro livre de dendritos uniforme (Figura 4)."Regulamentação semelhante de revestimento de assentamento e depósito orientado para um ânodo de ferro altamente reversível para todas as baterias de fluxo de ferro".
