Angew. Chem. Int. Ed.：一种具有铝基易溶解阳极电解质的可持续氧化还原电池

【背景介绍】

可再生能源电网存储以及电动汽车的发展使得高能量、高循环寿命并且低成本、高性能的电化学储能系统越来越引起人们的关注。非水氧化还原液电池是电网存储系统的新兴能源储存技术，但由于氧化还原物质的局限性，阳极电解液的发展滞后于阴极电解液的发展，这表现出较低的溶解度和不充分的氧化还原电位。

【成果简介】

近日，来自苏州大学的赵宇教授和德克萨斯大学奥斯汀分校的余桂华教授（共同通讯）等人研制出了一种铝基易溶溶剂用作氧化还原液电池的阳极电解液。铝基易溶溶剂在阳极电解液中显示出显着增强了约3.2M的浓度，并且相对于Li^-/Li低2.2V的氧化还原电位。电化学测量表明，当与I₃^-/I^-阴极电解液耦合时，已经实现了145 Ah L^-1的可逆容积和189 Wh L^-1或165 Wh kg^-1的能量密度。

【图文导读】

图1 氧化还原电池的工作原理示意图

a）铝卤素氧化还原电池的工作原理示意图

b）由AlCl₃和尿素粉末制备的Al-DES和Al-DES/DCE电解质的数字图像

c-d）卤素RFB原型的原理图和数字图像

图2 阳极电解液的CV曲线和²⁷AlNMR光谱

a）Al-DES/DCE阳极电解液的CV曲线

b）不同充电状态下Al-DCE/DCE阳极电解质的²⁷Al NMR光谱

图3 充放电曲线

a）使用Al-DES/DCE作为阳极电解液在0.25 C时Al-I₂RFB的充放电曲线

b-d）在测量的80个循环中，典型的放电/充电曲线，容量和库仑效率以及Al-I₂RFB的能量/电压效率

图4 使用4.5M I₂，4M KI和0.1M LiI水性阴极电解液不同电流密度的Al-I₂RFB的充电/放电曲线

最大体积容量在0.1 mA cm^-2时达到145 Ah L^-1。 当电流密度增加到0.5 mA cm^-2时，体积容量也可以保持在132 Ah L^-1

图5 放电充电曲线及开路电压下的奈奎斯特图

a）使用Al-DES/DCE作为阳极电解液， 0.3M LiBr和1M KBr作为水性阴极电解液在0.1mA cm^-2条件下的Al-Br₂RFB的代表性放电/充电曲线

b）开路电压下Al-Br₂RFB的奈奎斯特图

c）在0.1 mA cm^-2条件下的放电/充电曲线

d）测量循环中Al-Br₂RFB的库仑效率和能量/电压效率

【总结】

从氧化还原活性化合物溶液转变为DES将使得RFB能够在更高浓度的活性材料下运行以及提高电池电压，并且如果适当的修改可以增加DES的电导率，以实现更高的能量密度以及总体效率。

文献链接：A Sustainable Redox-Flow Battery with an Aluminum-Based, Deep-Eutectic-Solvent Anolyte（Angew. Chem. Int. Ed.,2017,DOI：10.1002/anie.201703399）

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