近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李先鋒團(tuán)隊(duì)針對(duì)鋅基液流電池充電時(shí)電解液中鋅離子濃度持續(xù)降低的特點(diǎn)，研究了不同濃度下的鋅沉積過(guò)程，闡明了鋅沉積形貌與電池性能的關(guān)系，為鋅基液流電池高穩(wěn)定性鋅負(fù)極的構(gòu)筑奠定了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《能源與環(huán)境化學(xué)》上。
鋅基液流電池具有安全性好、能量密度高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。然而，負(fù)極側(cè)的鋅枝晶和脫落等對(duì)電池的循環(huán)穩(wěn)定性有一定影響。目前，針對(duì)鋅均勻沉積調(diào)控策略與機(jī)理的研究主要集中在低電流密度、低面積容量和恒定鋅離子濃度的電池體系。
此次，研究人員研究了鋅溴液流電池體系充電時(shí)鋅的沉積過(guò)程，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電解液中鋅離子濃度較高時(shí)，鋅沉積行為受瞬時(shí)成核模式控制，容易生長(zhǎng)成致密塊狀的形貌。隨著充電過(guò)程中負(fù)極側(cè)鋅離子濃度下降，鋅的成核方式轉(zhuǎn)變?yōu)闈u進(jìn)成核，鋅的優(yōu)勢(shì)晶面改變，沉積形貌呈雜亂苔蘚狀。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)采用原子力顯微鏡原位觀察了鋅的沉積過(guò)程。研究表明，當(dāng)鋅離子濃度超過(guò)0.4 摩爾/升時(shí)，鋅溴液流電池可保持較高的庫(kù)倫效率和較長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性。
該研究為高能量密度、長(zhǎng)壽命鋅基液流電池的研究開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
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