天目新闻记者曾杨希你可能见过各式的干电池和锂电池|天目Tech+ 专访｜用“水”做电池国科大杭高院联合西湖大学研发出新型储能材料天目新闻记者曾杨希

天目新闻采访人员曾杨希

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你可能见过各式的干电池和锂电池，但是你知道吗，水也能用来做电池，这类电池叫做水系液流电池。
在水系液流电池中，用于储能的活性材料溶解在安全环保的水中。与其他电池相比，水系液流电池最大的特点是安全、可靠，适用于大规模储能场景，可以为一栋楼、一家工厂，甚至一座城市提供能源储存服务。
近日，国科大杭州高等研究院化学与材料科学学院季云龙博士团队与西湖大学王盼团队合作，找到一种有机材料作为储能物质，成功实现了水系液流电池在高温环境下的稳定长时充放电循环，相关成果登上能源类顶级期刊Joule 。
就化学专业的角度而言，科研团队找到的材料是一类丙酸取代的新型水溶性吩嗪衍生物（PFP）。
“说起来有些拗口，但简单而言，这种物质就是一种有机物，以地球上的碳、氢、氮、氧等元素作为基本来源，含量比较丰富，和其他材料的电池相比，这类材料更具成本优势。 ”季云龙在接受《天目Tech+》专访时表示。
同时，这种有机物原本不溶于水，在分子层面采用醋酸的类似物-丙酸修饰后，就具备了可溶于水的特性，变成了储能物质——“水”做的电池由此而生。

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水系液流电池示意图。采访对象供图
实验中，科研人员将储能物质能溶于水后，放在两个不同的“罐子”里，通过电泵将储能物质传输到电池的核心结构，在电极上发生氧化或还原反应，完成化学能与电能的相互转化，从而实现能量的储存与释放。
“一开始，我们在碱性条件下，开展了低浓度(0.1mol/L)的小型实验，研究结果显示，我们研发的水系有机液流电池在充放电循环过程中均表现优异。 ”季云龙说。

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图1.储能物质分子结构，循环伏安测试及高温液流电池概念示意图。采访对象供图
随后，团队对高浓度电池（2mol/L）进行了长达53天的高温循环测试。在长时间测测试中，液流电池展现了极高容量利用率（即实际放电容量占理论容量的百分比），达98.7% ，并且电池容量实现长时间零衰减。
“总体而言，我们研发出的PFP应用于水系液流电池，不管是在常温还是高温环境下，都展现出了极高的循环稳定性及容量保持率，表明了这款材料能应用于高温及强碱性等极端环境下具有极大应用潜力。 ”季云龙说。
7月15日，国家发展改革委、国家能源局于发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中指出，实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。

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季云龙在实验中。采访对象供图
【天目新闻记者曾杨希你可能见过各式的干电池和锂电池|天目Tech+ 专访｜用“水”做电池国科大杭高院联合西湖大学研发出新型储能材料】团队有一个畅想，如果把这项技术用来储存太阳能、风能等不易储存的清洁能源，以及在用电低谷时把电能储存起来，等到电高峰再释放出去，从而达到优化电网配置和减少能源浪费的目的，有利于为实现碳达峰、碳中和做贡献。 ”
“未来，希望这样的储存手段能够为人们生活带来更多便利。 ”季云龙说。
来源：天目新闻

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