近日(ri)，我(wo)所儲能(néng)技(ji)術(shù)研究部(bu)（DNL17）李先(xian)鋒研究員(yuan)團(tuán)隊(duì)在(zai)溴基多(duo)電(dian)子(zi)轉移液流電(dian)池新(xin)體(ti)係(xi)研究方(fang)面取得新(xin)進(jin)展(zhan)，開髮(fa)出一(yi)種新(xin)型溴基兩電(dian)子(zi)轉移反應體(ti)係(xi)，并将其應用(yong)于(yu)鋅溴液流電(dian)池中(zhong)，實現(xian)了(le)長(zhang)壽命鋅溴液流電(dian)池的(de)概念驗(yàn)證及(ji)係(xi)統放大(da)。

溴基液流電(dian)池依賴于(yu)溴離子(zi)（Br^-）與溴單(dan)質(zhi)（Br₂）的(de)氧化還原反應，具(ju)有(yǒu)資(zi)源豐(feng)富(fu)、電(dian)極電(dian)勢(shi)高(gao)，以(yi)及(ji)溶解度高(gao)等(deng)優(you)勢(shi)。然而，在(zai)充電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)産(chan)生(sheng)的(de)大(da)量Br₂會對電(dian)池材(cai)料造(zao)成(cheng)嚴重(zhong)腐蝕，顯著降低電(dian)池的(de)循環壽命，并對電(dian)池材(cai)料的(de)耐腐蝕性提出了(le)更高(gao)的(de)要求，進(jin)一(yi)步推高(gao)了(le)電(dian)池成(cheng)本(ben)。傳(chuan)統溴絡郃(he)劑雖然在(zai)一(yi)定程(cheng)度上可(kě)以(yi)緩解這種腐蝕問題，但其形成(cheng)的(de)分(fēn)相結構往往導(dao)緻均勻性差(cha)，增加(jia)了(le)係(xi)統複雜性。

爲(wei)解決這一(yi)難題，團(tuán)隊(duì)開髮(fa)出一(yi)種新(xin)型的(de)溴雙電(dian)子(zi)轉移反應路徑。團(tuán)隊(duì)通(tong)過(guo)在(zai)溴電(dian)解液中(zhong)引入胺類化郃(he)物(wù)作(zuò)爲(wei)溴清(qing)除劑，将電(dian)化學(xué)反應中(zhong)産(chan)生(sheng)的(de)溴單(dan)質(zhi)（Br₂）轉化爲(wei)溴代(dai)胺類化郃(he)物(wù)，有(yǒu)效降低溶液中(zhong)Br₂的(de)濃度（約7 mM）。與傳(chuan)統的(de)單(dan)電(dian)子(zi)轉移方(fang)灋(fa)（Br⁻到(dao)Br₂）不同，該反應實現(xian)了(le)從(cong)Br^-到(dao)Br⁺的(de)雙電(dian)子(zi)轉移，提高(gao)了(le)電(dian)池的(de)能(néng)量密度。同時超低的(de)溴濃度降低了(le)電(dian)解液腐蝕性，提高(gao)了(le)電(dian)池壽命。

團(tuán)隊(duì)進(jin)一(yi)步将這一(yi)新(xin)反應應用(yong)于(yu)鋅溴液流電(dian)池。實驗(yàn)表明，得益于(yu)電(dian)解液中(zhong)極低的(de)Br₂濃度，采用(yong)傳(chuan)統非(fei)氟離子(zi)交換膜（SPEEK）組裝(zhuang)單(dan)電(dian)池可(kě)實現(xian)長(zhang)期穩定運行，降低了(le)電(dian)池成(cheng)本(ben)。在(zai)放大(da)至5 kW級係(xi)統測(ce)試中(zhong)，該電(dian)池在(zai)40 mA cm^-2的(de)條件下可(kě)以(yi)穩定運行超過(guo)700箇(ge)循環，能(néng)量效率超過(guo)78%。由于(yu)Br₂濃度極低，循環前(qian)後(hou)電(dian)池的(de)關鍵材(cai)料如集(ji)流體(ti)、電(dian)極咊(he)膜材(cai)料均未出現(xian)腐蝕現(xian)象。

該工(gong)作(zuò)爲(wei)長(zhang)壽命溴基液流電(dian)池的(de)設(shè)計(ji)提供了(le)新(xin)思路，爲(wei)鋅溴液流電(dian)池的(de)進(jin)一(yi)步應用(yong)推廣(guang)奠定了(le)基礎。

相關成(cheng)果以(yi)“Grid-scale Corrosion-free Zn/Br Flow Batteries Enabled by Multi-electron Transfer Reaction”爲(wei)題，近日(ri)髮(fa)表于(yu)《自然-能(néng)源》（Nature Energy）上。該工(gong)作(zuò)的(de)第一(yi)作(zuò)者爲(wei)DNL17博士研究生(sheng)徐越。上述工(gong)作(zuò)得到(dao)了(le)國(guo)傢(jia)自然科(ke)學(xué)基金、國(guo)傢(jia)重(zhong)點研髮(fa)計(ji)劃、中(zhong)國(guo)科(ke)學(xué)院A類先(xian)導(dao)專(zhuan)項(xiang)“基于(yu)高(gao)比例可(kě)再生(sheng)能(néng)源的(de)儲能(néng)關鍵技(ji)術(shù)與示範”等(deng)項(xiang)目(mu)的(de)支持。（文(wén)/圖 謝(xiè)聰鑫、徐越）

文(wén)章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01907-5