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溴基液流電池具有能量密度高、成本低等優(yōu)勢，在分布式儲能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，溴電對的反應(yīng)活性相對較低，以及溴擴散導(dǎo)致的自放電問題嚴(yán)重影響著溴基液流電池功率密度和循環(huán)壽命。

針對上述問題，研究團隊提出了一種向電極表面引入溴固態(tài)絡(luò)合劑的策略，基于強的可逆固態(tài)絡(luò)合效應(yīng)，可實現(xiàn)抑制電池自放電的同時增強溴電對的反應(yīng)活性。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)電解液中的液態(tài)絡(luò)合劑相比，電極上的固態(tài)絡(luò)合劑對溴的絡(luò)合作用更強，其將可溶性的溴更加牢固地捕獲、固定于電極中，有效避免了溴從電極表面向本體電解液中的擴散，從而抑制了電池的自放電反應(yīng)。團隊利用該電極測試了鋅溴液流電池的性能，發(fā)現(xiàn)在充電至40mAh/cm²并擱置24小時后，其容量保持率由39.15%大幅度提升至82.93%。此外，與傳統(tǒng)電解液中的液態(tài)絡(luò)合劑不同，該電極表面的固態(tài)溴絡(luò)合效應(yīng)不會影響溴電對的電化學(xué)活性。此外，以該電極組裝的鋅溴液流電池可以在180mAh/cm²的高電流密度下穩(wěn)定循環(huán)580次，平均庫倫效率達(dá)99.30%。該工作為開發(fā)高功率密度、高容量保持率和長壽命溴基液流電池用電極材料提供了新思路。

相關(guān)研究成果以“Reversible Solid Bromine Complexation into Ti₃C₂T_x MXene Carriers: A Highly Active Electrode for Bromine-based Flow Battery with Ultralow Self-discharge”為題，于近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science）上。該工作的第一作者是大連化物所DNL17博士研究生湯陸銀。上述工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、大連市科技創(chuàng)新基金、中國科學(xué)院國際合作項目等支持。（文/圖 湯陸銀）

文章鏈接：
https://doi.org/10.1039/D4EE00580E

DICP科普一下∣可逆固態(tài)絡(luò)合效應(yīng)

可逆固態(tài)絡(luò)合效應(yīng)聽起來很深奧，但其實它的原理很簡單。我們可以把它想象成拼圖游戲：在可逆固態(tài)絡(luò)合效應(yīng)中，當(dāng)不同的“拼圖塊”物質(zhì)（可能是固態(tài)或者液態(tài)）在特定的條件下相遇，它們就會通過某種方式（比如化學(xué)鍵或者相互作用力）結(jié)合在一起，形成一個新的整體，我們稱這個“整體”為絡(luò)合物，這就如同拼圖塊拼在一起形成一個完整的圖案。重要的是，這個“拼合”是可逆的。也就是說，如果我們改變了某些條件，比如溫度、壓力或者環(huán)境中的其他因素，這個絡(luò)合物又可以被“拆”回原來的狀態(tài)，變成兩塊單獨的拼圖塊。

可逆固態(tài)絡(luò)合效應(yīng)在很多領(lǐng)域都有用。比如，在制造材料的時候，我們可以利用這個效應(yīng)來控制材料的結(jié)構(gòu)和性能，讓它們變得更強大或者更耐用；在化學(xué)工業(yè)中，這個效應(yīng)也可以幫助我們更有效地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。（文/湯陸銀 圖/陳思）