深圳先進(jìn)院成功制備新型全釩液流電池儲(chǔ)能材料

　　近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員唐永炳及其研究團(tuán)隊(duì)成員與香港城市大學(xué)教授李振聲等人合作在新型儲(chǔ)能材料方面取得新進(jìn)展。相關(guān)論文Graphene-Nanowall-Decorated Carbon Felt with Excellent Electrochemical Activity Toward VO 2 + /VO 2+ Couple for All Vanadium Redox Flow Battery（《具有高效電化學(xué)活性的新型石墨烯/碳?xì)址旨?jí)全釩液流電池電極材料》）在線發(fā)表于Wiley綜合期刊Advanced Science上（DOI: 10.1002/advs.201500276）。

　　全釩液流電池（VRFB）由于具有高容量、響應(yīng)快、耐過載、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是電網(wǎng)、風(fēng)能以及太陽能的理想儲(chǔ)能方式之一。然而，VRFB的應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)，主要問題在于電極的電化學(xué)活性較低(一般為碳?xì)只蚴珰?，從而影響了電池的儲(chǔ)能效率。目前，較為有效的方法是提高電極的電化學(xué)活性比表面積，以提高電化學(xué)活性位點(diǎn)。

　　針對(duì)傳統(tǒng)釩液流電池碳?xì)蛛娀瘜W(xué)活性低的問題，研究團(tuán)隊(duì)采用一種微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，成功制備出具有獨(dú)特分級(jí)結(jié)構(gòu)的釩液流電池儲(chǔ)能新材料。該材料的設(shè)計(jì)思路為：采用微米級(jí)釩液流電池碳?xì)蛛姌O為基體，在其上合成出三維致密排列的石墨烯。這種新型分級(jí)結(jié)構(gòu)不僅將傳統(tǒng)碳?xì)蛛姌O的比表面積提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)致密排列的石墨烯為釩離子提供了大量的催化活性位點(diǎn)。通過系統(tǒng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這種石墨烯/碳?xì)址旨?jí)材料將普通碳?xì)值腣O2+/VO2-氧化還原速率提高了3倍，儲(chǔ)能效率提高了11%。此外，這種新型材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電池穩(wěn)定性，充放電循環(huán)100次后形貌未發(fā)生明顯變化，循環(huán)后的電極材料還可以在其他電池中重復(fù)使用多次，并能表現(xiàn)出同樣優(yōu)異的性能。該研究結(jié)果對(duì)發(fā)展新型高效全釩液流電池材料具有重要的指導(dǎo)意義。

　　該項(xiàng)研究得到廣東省創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。 

三維分級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/碳?xì)?/SPAN>儲(chǔ)能材料的設(shè)計(jì)思路及其形貌與性能表征