基于吸附效应和空间限域效应的高活性、高固溴能力的类层状电极在溴基流动电池中的应用（英文）

作者：汤陆银; 李天宇; 鲁文静^*; 李先锋^*

来源：Science Bulletin, 2022, 67(13): 1362-1371.

溴基液流电池(Br-FBs)具有能量密度高、成本低的优势, 在分布式储能领域具有良好的应用前景. 但其功率密度和寿命受限于溴电对反应活性较低、溴扩散导致电池自放电等问题. 为此, 作者利用具有吸附效应和空间限域效应的类层状多孔氮化碳纳米片(PCNS)来修饰碳毡电极(CF-PCNS), 用于溴基液流电池正极材料. PCNS具有较大的比表面积和丰富的含氮基团, 可以将溴吸附在其层间的孔中. 同时, 基于溴与含氮基团之间的强相互作用和层状多孔结构的空间限域效应, 捕获的溴物种限制于PCNS层间, 从而有效抑制了溴的扩散. 此外, PCNS的强溴吸附能力显著提高了CF-PCNS的电化学活性. 因此, 以CF-PCNS为正极组装的锌溴流电池(ZBFB)可以在160 m A cm-2下稳定循环500圈, 库伦效率可达99.22%, 且循环后容量保持率高达99.95%. 此外, 基于CF-PCNS优异的固溴的能力, 无络合剂的ZBFB得以实现, 且显示出优异的性能. 因此, 该工作为高性能和长寿命的Br-FBs用正极材料的设计提供了一种新的思路.

• 单位
  中国科学院大学