高浓度全水系双相无膜氧化还原液流电池 开放获取

《Journal of Materials Chemistry A》：High-concentration All-aqueous Biphasic Membrane-free Redox Flow BatteryOpen Access

　　

传统氧化还原液流电池（RFB）中膜的高成本以及由穿梭效应引起的性能局限性，已将研究兴趣重新导向无膜 RFB。此外，由于离子液体或非水溶剂成本高且易燃，在无膜电池中使用它们并不实际有效。水因其普遍性、不可燃性和环境友好性，是 RFB 的理想溶剂。在本研究中，我们通过混合 12 M LiCl/H2O 和 5 M LiTFSI/H2O，制备了一种高稳定性、全水相、双相、无膜 RFB，形成了富含 Cl 的上相和富含 TFSI 的下相。使用两种二茂铁（Fc）衍生物 FcNCl 或 FcNSO3 作为正极材料，锌金属作为负极，电池电压约为 1.35 V。在 8 mA/cm2 的静态条件下，Zn||FcNSO3 0.5 M 和 1.0 M 电池在 130 次循环后的容量保持率分别为 97%，在 439 次循环后为 80.1%。这些电池的平均库仑效率分别为 98.6% 和 99.8%。在流动条件下，Zn||FcNSO3 (0.5 M) 电池在 300 次循环后的容量保持率为 90.3%，库仑效率为 99.9%。值得注意的是，高浓度 Zn||FcNSO3 (1.0 M) 液流电池在 193 次循环后的容量保持率为 92.5%。平均库仑效率、电压效率和能量效率分别保持在 99.8%、80% 和 79.8%。该 Zn||FcNSO3 (1.0 M) 液流电池显示出 186 mW/cm2 的功率密度，并且在 100% 充电状态下 10 天内几乎可以忽略不计的自放电（每天 7 mV）。这些结果表明，全水相、双相、无膜 RFB 作为一种有效的储能平台具有广泛适用性。

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? 2026 作者。由皇家化学会出版

2026

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