从“易腐蚀”到“长循环” 中国团队破解锌溴液流电池寿命难题

刘绪刚

凤凰网科技讯 12月22日，中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部（DNL17）李先锋研究员团队，在溴基液流电池领域取得关键进展，提出并验证了一种全新的溴基双电子转移反应体系，成功解决长期困扰溴基液流电池的腐蚀与寿命问题，并完成锌溴液流电池的系统级放大验证。

溴基液流电池因资源丰富、电极电势高、活性物质溶解度大，一直被视为大规模储能的重要候选技术。但在传统体系中，充电过程中生成的大量溴单质（Br₂）具有强腐蚀性，不仅侵蚀电极、膜和集流体，还显著缩短电池循环寿命，迫使系统依赖高成本耐腐蚀材料。现有溴络合剂方案虽能部分缓解问题，却往往引入分相结构，增加系统复杂度和运行不稳定性。

针对上述瓶颈，研究团队引入胺类化合物作为溴清除剂，构建了一条不同于传统Br⁻/Br₂单电子反应的新路径。在该体系中，电化学反应生成的Br₂会被迅速转化为溴代胺化合物，使电解液中游离Br₂浓度被控制在约7mM的超低水平。这一机制实现了从Br⁻到Br⁺的双电子转移反应，在提升能量密度的同时，显著降低了电解液的腐蚀性。
在此基础上，团队将该反应体系应用于锌溴液流电池。实验结果显示，得益于Br₂浓度大幅下降，单电池可采用传统非氟离子交换膜（SPEEK）长期稳定运行，为降低系统成本提供了现实路径。在进一步放大至5kW级系统的测试中，该电池在40mA cm⁻²条件下连续运行超过700个循环，能量效率保持在78%以上。循环测试前后，电极、集流体及膜材料均未观察到明显腐蚀迹象。
研究人员认为，这一成果为构建长寿命、低腐蚀溴基液流电池提供了新的化学反应设计思路，也为锌溴液流电池在电网级储能场景中的应用拓展奠定了技术基础。
相关研究成果以《Grid-scale Corrosion-free Zn/Br Flow Batteries Enabled by Multi-electron Transfer Reaction》为题，近日发表于《Nature Energy》。该论文第一作者为DNL17博士研究生徐越，研究工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中国科学院A类先导专项等项目支持。

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