科学家构建出新型锡溴液流电池
科学家构建出新型锡溴液流电池
近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋团队与武汉大学教授陈胜利合作，在多电子转移锡基液流电池研究方面取得新进展。团队开发出高可逆性四电子转移的锡基负极，并 进一步完成千瓦级电堆放大与运行验证，电堆可稳定运行超过1000小时，展现出良好的工程放大潜力。 相关成果发表在《自然—化学》。
锡溴液流电池示意图。大连化物所供图
用户侧储能技术是实现家庭、工商业及交通等领域低碳用能的关键，对系统能量密度、安全性有较高要求。锡基负极具有四电子转移、理论比容量高、溶解度高、沉积不易形成枝晶等优势，是高能量密度液流电池的潜在负极材料。然而，Sn 4+ /Sn 0 转化涉及Sn 4+ /Sn 2+ 和Sn 2+ /Sn 0 两步连续电化学反应，其中Sn 4+ /Sn 2+ 转化结构重组能高、动力学缓慢、可逆性差，制约了连续四电子转移的实现。
针对这一难题，团队在本工作中提出了配位结构调控多电子转移的新策略。在高溶解度四氯化锡（SnCl 4 ）电解液中引入碘离子（I - ），构建SnCl 6 2- 与SnI 6 2- 共存的配位环境。其中，SnI 6 2- 有效降低Sn 4+ /Sn 2+ 电子转移重组能，提升反应动力学与可逆性；SnCl 6 2- 则维持电解液中锡盐的高溶解度。两种配位结构协同作用，实现了Sn 4+ 至Sn 2+ ，再至Sn 0 的连续四电子转移。该策略将Sn 4+ /Sn 2+ 电对氧化还原峰电位差由Cl - 环境中的978 mV降低至I - 环境下的97 mV，并降低了电荷转移电阻。
在此基础上，团队将高可逆性Sn 4+ /Sn 0 负极与溴（Br - /Br 2 ）正极配对，构建锡溴液流电池。该电池在40 mA cm -2 下能量效率达89%，负极电解液容量密度达227 Ah L -1 ，对应能量密度达 205 Wh L -1 。（来源：中国科学报 孙丹宁）
相关论文信息： https://doi.org/10.1038/s41557-026-02275-7