近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋团队在全钒液流电池（VFBs）负极电解液低温稳定化机理研究方面取得新进展。团队从原子层面阐明了VFB负极侧V(II)离子低温析出的演变机制，并提出了高稳定性钒电解液设计策略。相关成果发表在《德国应用化学》。
VFBs具有安全性高、循环寿命长、设计灵活等优势，在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。电解质溶液作为储能介质，其稳定性直接决定了储能系统的工作温度窗口。然而，负极电解液中的V(II)在低温下的析出结构和演变过程尚不明确。
针对这一问题，研究团队结合单晶X射线衍射技术、原位变温拉曼光谱及密度泛函理论计算等手段，系统解析了低温条件下沉淀形成的微观机理。结果表明，低温条件下HSO4?离子的解离平衡正向移动，导致SO42?浓度升高。基于上述机理，团队提出了第一、第二溶剂化壳层双位点协同调控策略，通过引入复合添加剂乙腈和盐酸，分别重构了V(II)离子的第一和第二溶剂化结构，提高了电解液的低温稳定性。实验结果表明，采用该电解液组装的单电池在?10?°C条件下可稳定循环500次，能量效率保持在80%以上。
该研究为宽温域VFBs电解液的设计提供了理论指导。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.4197481
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