活性材料的高溶解度对于在氧化还原液流电池中实现高能量密度阴极电解液/阳极电解液至关重要。然而,溶解度在很大程度上取决于其与电解质的兼容性,这限制了可用于水性电解质的氧化还原活性材料的类型。在此,首尔大学Kisuk Kang引入了一种通用策略,其可以获得活性材料的高溶解度,并且不需要考虑活性材料与水性电解质的兼容性。
本文要点:
1) 作者利用表面活性剂分子的两亲性,使不溶性氧化还原活性材料被表面活性剂包裹,以显著调节其溶解度。结果表明,(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基(TEMPO)在水性阴极电解液(≈0.8 M)中的溶解度可以提高一个数量级。因此与裸电解液相比,TEMPO的阴极电解液性能得到了充分利用,相应的能量密度提高了十倍以上。
2) 此外,胶束增溶提高了循环稳定性,这归因于分子间副反应的缓解和交叉的减少。最后,作者讨论了胶束包裹TEMPO的基本电化学反应机理。该策略为阴极电解液/阳极电解液的溶解度和稳定性提供了新的见解,并且其适用于其他氧化还原活性分子。
Youngsu Kim et.al Micellar Solubilization for High-Energy-Density Aqueous Organic Redox Flow Batteries Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202302128
https://doi.org/10.1002/aenm.202302128