UA科学家开发出稳定阴极电解液可实现有效储能-电子工程世界

过去几年，电动汽车（EV）销量在呈指数级增长，其对可再生能源（如太阳能和风能）的需求也不断上涨。根据国际能源署（IEA）的数据，截至2020年，美国的电动汽车注册数量达180万，是2016年的三倍多。

EV需要随时随地获得电力，且在充电过程不能存在延迟。但太阳能和风能为间歇性能源，无法按需提供，且通过太阳能和风能产生的电能需要进行存储以备后续使用。据外媒报道，阿克伦大学（the University of Akron，UA）聚合物科学与聚合物工程学院教授Yu Zhu博士及其研究团队开发出一种更稳定的方法，能够有效储存能量。

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（图片来源：阿克伦大学）

像加油站一样，发电站需要存储系统从而保障EV持续充电。对于这种系统而言，低成本、可扩展的氧化还原液流电池（RFB）技术非常合适。然而，当前RFB使用高成本且含有对环境有害的活性材料（电解质）。最近，有人提出水溶性有机材料可作为未来RFB（即水性有机RFB，或AORFB）中的电解质。有机基电解质可以从可再生资源中获得，并且制造成本非常低。然而，水溶性有机电解质材料不够稳定，尤其是正极电解质（阴极电解液），这成为AORFB的主要障碍。

Zhu博士领导的研究小组与Wei Wang博士领导的太平洋西北国家实验室（Pacific Northwestern National Laboratory）的科学家合作，成功开发了目前在AORFB中最稳定的阴极电解液（正极电解液），并展示了在6,000次循环中仍保持90%容量的电芯。若每天循环一次，预计该电芯可不间断提供服务16年。此次研究成果已于近日发表在期刊《Nature Energy》上。

Zhu博士后表示：“高性能RFB的开发将丰富电力储能系统的类别，弥补间歇性可再生能源的缺点，从而大大提高车辆等电力设施的可用性。为了显著提高水性有机RFB的性能，开发新阴极电解液至关重要。”

在研究论文中，该团队不仅展示了AORFB中最先进的阴极电解液，而且还提供了一种全新策略，可以设计水溶性阴极电解液，从而提高AORFB在水中的溶解度（能量密度）。研究人员没有通过附加亲水性官能团来提高分子的溶解度，而是改变了分子的对称性，从而显著提高了溶解度。凭借全新设计策略，该团队计划设计新材料，以进一步完善RFB。

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