液流電池作為一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，是清潔能源大規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。近日，中科院大連化學(xué)物理所研發(fā)出新型的長(zhǎng)壽命、可自我恢復(fù)的鋅碘液流電池，有效解決了目前儲(chǔ)能電池存在的循環(huán)壽命短、功率密度低以及風(fēng)能、太陽(yáng)能等發(fā)電不持續(xù)、不穩(wěn)定、不可控等難題，實(shí)現(xiàn)了清潔能源高效利用。

鋅碘液流電池具有高能量密度、高安全性的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，與其他鋅基電池相同，鋅負(fù)極的“枝晶問(wèn)題”始終是其商業(yè)化發(fā)展道路的瓶頸。

據(jù)介紹，鋅碘液流電池的鋅負(fù)極在不斷的充放電過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的鋅枝晶，這種“樹(shù)狀結(jié)構(gòu)”的枝晶會(huì)在循環(huán)過(guò)程中不斷生長(zhǎng)，最終刺穿電池的膜，造成電池的短路，嚴(yán)重影響電池循環(huán)壽命。此外，負(fù)極側(cè)的析氫問(wèn)題也影響著電解液的穩(wěn)定性，造成電池循環(huán)性能下降。而解決這一難題的辦法是利用了廉價(jià)的聚烯烴多孔膜來(lái)替代昂貴的全氟磺酸離子交換膜。

中科院大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部李先鋒研究員、張華民研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在鋅碘液流電池的聚烯烴多孔結(jié)構(gòu)中，充滿(mǎn)著氧化態(tài)電解液，它可以溶解充放電過(guò)程中出現(xiàn)的鋅枝晶，實(shí)現(xiàn)電池的“自我恢復(fù)”，從而解決了由于鋅枝晶導(dǎo)致的電池循環(huán)壽命差的問(wèn)題。

據(jù)了解，該電池在充電過(guò)程中，負(fù)極的鋅枝晶會(huì)不斷向前生長(zhǎng)，直至刺穿膜生長(zhǎng)到正極一側(cè)，造成電池短路，但隨之而來(lái)的是正極氧化態(tài)電解液會(huì)與短路的鋅枝晶發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將鋅枝晶慢慢溶解掉，最終使電池的短路現(xiàn)象消失，恢復(fù)正常性能。

為證實(shí)該體系的實(shí)用性，研究團(tuán)隊(duì)成功集成出千瓦級(jí)電堆，該電堆在80mA/cm2下穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)300個(gè)循環(huán)，能量效率穩(wěn)定在80%，表現(xiàn)出很好的可靠性。此外，該電池還具有成本低、電導(dǎo)率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、工作電流密度大等特點(diǎn)。

相關(guān)人員表示，該鋅碘液流電池仍處于研究初期階段，待進(jìn)一步提高其高電流密度下的可靠性后，即可推進(jìn)實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。