中國科學院金屬所高性能全釩液流電池儲能技術研究獲進展

（4 月21 日消息）近期，中國科學院金屬研究所材料腐蝕與防護中心腐蝕電化學課題組在高性能全釩液流電池儲能技術研究領域取得了一系列新進展。

針對受電極內部活性物質傳質特性和流阻的局限，高功率全釩液流電池電堆運行仍面臨挑戰(zhàn)的問題，研究人員運用有限元仿真與試驗相結合的方式，通過在電極系統中引入結構化流場設計，開展傳質、傳動量與電化學反應多物理場耦合作用下的電池內部模擬分析，優(yōu)化了高電流密度下電極內部的傳質特性，協同降低了電池濃差極化與流動阻力，有效提升了高電流密度下單電池的轉換效率，同時，對32 kW 電堆的動態(tài)模擬預測顯示，電堆在200 mA·cm?2高電流密度下恒流運行系統轉換效率可提升約15%，為實現高功率電堆設計與開發(fā)提供了新方法與新途徑。

對于全釩液流電池負極側V2+/V3+遲緩的電化學動力學特性在一定程度上制約了全釩液流電池高功率運行下的轉換效率的問題，課題組在前期雜原子摻雜調控電極的研究基礎上，提出了工程化易操作的基于固-固轉化的電脫氧工藝方法。該方法在堿性條件下通過還原涂覆在電極纖維界面Bi2O3粉末，制備了具有高氧化還原可逆性的Bi 負載電極，顯著提升了負極V2+/V3+電化學動力學特性。理論計算進一步揭示了V-3d和Bi-6p 軌道雜化作用對電荷轉移過程的促進作用。以此為基礎組裝的全電池實現了350 mA·cm?2電密下450 個循環(huán)73.6%的穩(wěn)定能量轉換效率輸出，400 mA·cm?2高電密下運行轉換效率有效提升近10%，為高功率電堆開發(fā)提供了技術支撐。