活性材料的高溶解度对于在氧化还原液流电池中获得高能量密度的正负极电解质至关重要。然而,溶解度在很大程度上取决于与电解质的相容性,从而限制了可在水性电解质中使用的氧化还原活性材料的类型。鉴于此,韩国首尔大学Kisuk Kang等介绍了一种通用策略,无论活性材料与水系电解质的相容性如何,都能获得高溶解度,同时通过胶束增溶保持其固有的氧化还原活性。
本文要点:
(1)利用表面活性剂分子的两亲性,不溶性氧化还原活性材料被表面活性剂包裹,从而具有显著的可溶性。实验表明,TEMPO在水性正极电解质(≈0.8 m)中的溶解度可提高一个数量级。因此,TEMPO的电解质性能得到了充分利用,与裸电解质相比,能量密度提高了十倍以上。
(2)胶束增溶提高了循环稳定性,这归功于分子间副反应的缓解和交叉的减少。最后讨论了胶束封装TEMPO的基本电化学反应机制。这一策略为正负极电解质的溶解度和稳定性提供了新的见解,预计将适用于其他具有氧化还原活性的分子,为氧化还原液流电池开辟了一条尚未探索的胶束化学之路。
Kim, Y., Kwon, G., Park, S., Kim, H., Kim, J., Kim, K., Yoo, J., Lee, D., Kang, K., Micellar Solubilization for High-Energy-Density Aqueous Organic Redox Flow Batteries. Adv. Energy Mater. 2023, 2302128.
DOI: 10.1002/aenm.202302128
https://doi.org/10.1002/aenm.202302128