科学家开发出高能量密度的锰基混合单液流电池

中国科学院大连化学物理研究所李先锋研究员课题组开发出具有高能量密度优势的溴辅助MnO2基混合单液流电池和可逆性。

这项研究于10月26日发表在AngewandteChemieInternationalEdition上。

Mn2+/Mn3+氧化还原对被认为是高能量密度电池的有前途的阴极，因为它具有高氧化还原电位、溶解度和出色的动力学特性。然而，导致“死”MnO2积累的Mn3+的歧化副反应限制了它的可逆性和能量密度。

在这项研究中，研究人员通过在强酸性环境下将Br-/Br2引入Mn2+/MnO2阴极电解液中，提供了解决“死”MnO2问题的新思路。

Br-在充电过程中首先被氧化成Br2，然后Mn2+被氧化成Mn3+，Mn3+可以同时部分歧化形成MnO2。在放电过程中，Mn3+和部分MnO2先被还原为Mn2+，Br2被还原为Br-。然后生成的Br-可以与“死”MnO2反应生成Br2，参与放电，完成还原过程，避免“死”MnO2的积累。

此外，研究人员还组装了以Cd/Cd2+为阳极的溴锰液流电池(BMFB)。该电池表现出360WhL-1的高能量密度，并在80mAcm-2的电流密度下稳定运行超过500个循环。

“以硅钨酸为负极组装的电池可以在80mAcm-2下连续运行2000多个循环，这进一步证实了阴极电解液的可靠性和通用性，”李教授说。“我们相信BMFB具有大规模储能的巨大潜力。”