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摘要
双碳目标下，大规模长时储能对以新能源为主体的新型电力系统发展至关重要。锌溴液流电池兼具低成本和高能量密度优势，在能源存储领域有良好的发展前景。作为半沉积型电池，锌沉积面容量的大小对电池储能时长和经济性均有重要影响。本研究采用高导电性的双极板并在负极表面构建缺陷工程，成功对锌溴液流电池电堆结构和负极电极进行优化，成功实现了电池在高面容量条件下的出色性能。此外，通过SEM、XPS、Raman光谱、CV、EIS以及GCD测试等方法进行表征对比，选取了中度氧化的石墨毡为最佳电极材料。优化的电堆结构与中度氧化的石墨毡相结合，在电流密度为20 mA cm-2、面容量为120 mAh cm-2的条件下，电池实现了94.26%的库伦效率和82.12%的能量效率。最后，本文揭示了这一优化策略的作用机制，优化的电堆结构可以改善电池内部电流分布并在低面容量条件下效果显著，而随着面容量的提升，只有结合负极表面的亲锌缺陷工程方可实现平坦且致密的锌沉积并避免锌枝晶形成。结合优化后的电堆结构与负极材料，最终实现电池基于高面容量条件下实现优异性能。本文为锌溴液流电池作为长时储能设备的未来应用提供了有力支持。
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