近日，我部在低成本、高稳定性新体系液流电池方面取得新进展，研究成果在线发表于《先进材料》 （Advanced Materials, 2020, DOI: 10.1002/adma.202005036）上。

        大规模储能技术是实现可再生能源普及应用的关键核心技术，液流电池由于具有安全性高、储能规模大、效率高、寿命长等优点，在大规模储能领域具有良好的应用前景。

        基于溴正极电对的液流电池具有成本低、能量密度高等优势，近年来受到研究者广泛关注。锌溴液流电池是发展较早的体系之一，目前已处于商业化示范阶段。但仍面临负极锌枝晶的生长导致电池循环稳定性差、面容量较低等问题。本工作采用资源丰富的钛作为负极活性物质，构建了钛-溴液流电池，该电池可避免因沉积-溶解型反应带来的枝晶生长和面容量受限等问题。

        为了解决溴的交叉污染问题，本工作提出一种新型低成本络合剂—3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHA），其分子结构含有亲水性的羟基，不仅可以捕捉多溴化物，抑制溴扩散，并且可使络合后的产物接近均相，赋予电池良好的循环稳定性。所构建的钛溴液流电池在40mA/cm2电流密度、70% SOC时能量效率超过80%，连续运行超过1000次循环，性能没有明显衰减。

        通过拉曼光谱结合DFT计算探明了络合剂与多溴化物络合的机理，在充电初期，即低SOC时，充电产物以CHABr3为主，随着SOC升高，CHABr3与充电过程中生成的Br2反应, 生成更多的CHABr5。

        为了进一步验证该体系的应用价值和可行性，项目团队集成出300W的电堆，可稳定运行超过500次循环没有明显的性能衰减。该研究为液流电池新体系的开发提供了很好的指导作用。

        以上工作得到国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项（A类）、大连化物所基金等支持。（图/文 李先进 谢聪鑫）