高能量密度锰基混合单液流电池成功开发

近日，中科院大连化学物理研究所研究员李先锋团队提出了一种基于Br^-辅助MnO₂放电的混合型液流电池，具有能量密度高、可逆性高的优势。相关研究成果发表在《德国应用化学》上。

液流电池（FBs）由于安全性高、寿命长、效率高等优势，在大规模储能领域受到了广泛关注。然而目前，液流电池能量密度较低，一定程度上限制了其进一步发展。而Mn²⁺/Mn³⁺具有电极电位高、溶解度高、电化学动力学良好、成本低等优势，在高能量密度液流电池中有较好的前景。但是，氧化态Mn³⁺面临严重的歧化副反应时容易导致“死锰”的积累，影响电池的能量密度、可逆性和循环稳定性。

本工作中，研究人员在Mn²⁺的酸性电解液中引入Br^-。在充电过程中，Br^-/Br₂（1.08V vs. SHE）和Mn²⁺/Mn³⁺（1.56V vs. SHE）两个电化学过程在电极上依次发生，并且伴随Mn³⁺到MnO₂的歧化副反应。对于放电过程，未歧化的Mn³⁺和部分MnO₂在电极表面被还原成Mn²⁺；随后，部分Br₂被还原成Br^-并且可以与电极上残留的MnO₂发生化学反应生成Br₂继续参与放电，通过化学—电化学放电提高了整个充放电过程的可逆性。

基于上述设计，该团队以Cd/Cd²⁺作为负极组装成全电池（BMFB），该电池可在80mA/cm²下稳定运行超过500次循环，电池的能量密度超过360Wh/L；以硅钨酸（SWO）作为负极组装的电池可以稳定运行超过2000次循环。

上述设计方案为开发高能量密度、长寿命的锰基电池体系提供了理论指导和技术支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202213751