（4 月21 日消息）近期，中國科學(xué)院金屬研究所材料腐蝕與防護中心腐蝕電化學(xué)課題組在高性能全釩液流電池儲能技術(shù)研究領(lǐng)域取得了一系列新進展。

針對受電極內(nèi)部活性物質(zhì)傳質(zhì)特性和流阻的局限，高功率全釩液流電池電堆運行仍面臨挑戰(zhàn)的問題，研究人員運用有限元仿真與試驗相結(jié)合的方式，通過在電極系統(tǒng)中引入結(jié)構(gòu)化流場設(shè)計，開展傳質(zhì)、傳動量與電化學(xué)反應(yīng)多物理場耦合作用下的電池內(nèi)部模擬分析，優(yōu)化了高電流密度下電極內(nèi)部的傳質(zhì)特性，協(xié)同降低了電池濃差極化與流動阻力，有效提升了高電流密度下單電池的轉(zhuǎn)換效率，同時，對32 kW 電堆的動態(tài)模擬預(yù)測顯示，電堆在200 mA·cm?2高電流密度下恒流運行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率可提升約15%，為實現(xiàn)高功率電堆設(shè)計與開發(fā)提供了新方法與新途徑。

對于全釩液流電池負極側(cè)V2+/V3+遲緩的電化學(xué)動力學(xué)特性在一定程度上制約了全釩液流電池高功率運行下的轉(zhuǎn)換效率的問題，課題組在前期雜原子摻雜調(diào)控電極的研究基礎(chǔ)上，提出了工程化易操作的基于固-固轉(zhuǎn)化的電脫氧工藝方法。該方法在堿性條件下通過還原涂覆在電極纖維界面Bi2O3粉末，制備了具有高氧化還原可逆性的Bi 負載電極，顯著提升了負極V2+/V3+電化學(xué)動力學(xué)特性。理論計算進一步揭示了V-3d和Bi-6p 軌道雜化作用對電荷轉(zhuǎn)移過程的促進作用。以此為基礎(chǔ)組裝的全電池實現(xiàn)了350 mA·cm?2電密下450 個循環(huán)73.6%的穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)換效率輸出，400 mA·cm?2高電密下運行轉(zhuǎn)換效率有效提升近10%，為高功率電堆開發(fā)提供了技術(shù)支撐。