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UA科学家开发出稳定阴极电解液 可实现有效储能

低吟曾经 2021-08-20 17:04:21

过去几年,电动汽车(EV)销量在呈指数级增长,其对可再生能源(如太阳能和风能)的需求也不断上涨。根据国际能源署(IEA)的数据,截至2020年,美国的电动汽车注册数量达180万,是2016年的三倍多。

UA科学家开发出稳定阴极电解液 可实现有效储能

EV需要随时随地获得电力,且在充电过程不能存在延迟。但太阳能和风能为间歇性能源,无法按需提供,且通过太阳能和风能产生的电能需要进行存储以备后续使用。据外媒报道,阿克伦大学(the University of Akron,UA)聚合物科学与聚合物工程学院教授Yu Zhu博士及其研究团队开发出一种更稳定的方法,能够有效储存能量。


像加油站一样,发电站需要存储系统从而保障EV持续充电。对于这种系统而言,低成本、可扩展的氧化还原液流电池(RFB)技术非常合适。然而,当前RFB使用高成本且含有对环境有害的活性材料(电解质)。最近,有人提出水溶性有机材料可作为未来RFB(即水性有机RFB,或AORFB)中的电解质。有机基电解质可以从可再生资源中获得,并且制造成本非常低。然而,水溶性有机电解质材料不够稳定,尤其是正极电解质(阴极电解液),这成为AORFB的主要障碍。


Zhu博士领导的研究小组与Wei Wang博士领导的太平洋西北国家实验室(Pacific Northwestern National Laboratory)的科学家合作,成功开发了目前在AORFB中最稳定的阴极电解液(正极电解液),并展示了在6,000次循环中仍保持90%容量的电芯。若每天循环一次,预计该电芯可不间断提供服务16年。此次研究成果已于近日发表在期刊《Nature Energy》上。


Zhu博士后表示:“高性能RFB的开发将丰富电力储能系统的类别,弥补间歇性可再生能源的缺点,从而大大提高车辆等电力设施的可用性。为了显著提高水性有机RFB的性能,开发新阴极电解液至关重要。”


在研究论文中,该团队不仅展示了AORFB中最先进的阴极电解液,而且还提供了一种全新策略,可以设计水溶性阴极电解液,从而提高AORFB在水中的溶解度(能量密度)。研究人员没有通过附加亲水性官能团来提高分子的溶解度,而是改变了分子的对称性,从而显著提高了溶解度。凭借全新设计策略,该团队计划设计新材料,以进一步完善RFB。


来源:盖世汽车

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