中国科学院金属所高性能全钒液流电池储能技术研究获进展

（4 月21 日消息）近期，中国科学院金属研究所材料腐蚀与防护中心腐蚀电化学课题组在高性能全钒液流电池储能技术研究领域取得了一系列新进展。

针对受电极内部活性物质传质特性和流阻的局限，高功率全钒液流电池电堆运行仍面临挑战的问题，研究人员运用有限元仿真与试验相结合的方式，通过在电极系统中引入结构化流场设计，开展传质、传动量与电化学反应多物理场耦合作用下的电池内部模拟分析，优化了高电流密度下电极内部的传质特性，协同降低了电池浓差极化与流动阻力，有效提升了高电流密度下单电池的转换效率，同时，对32 kW 电堆的动态模拟预测显示，电堆在200 mA·cm−2高电流密度下恒流运行系统转换效率可提升约15%，为实现高功率电堆设计与开发提供了新方法与新途径。

对于全钒液流电池负极侧V2+/V3+迟缓的电化学动力学特性在一定程度上制约了全钒液流电池高功率运行下的转换效率的问题，课题组在前期杂原子掺杂调控电极的研究基础上，提出了工程化易操作的基于固-固转化的电脱氧工艺方法。该方法在碱性条件下通过还原涂覆在电极纤维界面Bi2O3粉末，制备了具有高氧化还原可逆性的Bi 负载电极，显著提升了负极V2+/V3+电化学动力学特性。理论计算进一步揭示了V-3d和Bi-6p 轨道杂化作用对电荷转移过程的促进作用。以此为基础组装的全电池实现了350 mA·cm−2电密下450 个循环73.6%的稳定能量转换效率输出，400 mA·cm−2高电密下运行转换效率有效提升近10%，为高功率电堆开发提供了技术支撑。