溴基液流電池依賴于溴離子（Br-）與溴單質（Br2）的氧化還原反應，具有資源豐富、電極電勢高、溶解度高等優勢。然而，在充電過程中產生的Br2會對電池材料造成腐蝕，降低電池循環壽命。這對電池材料的耐腐蝕性提出了更高要求，進一步推高了電池成本。傳統溴絡合劑在一定程度上可緩解這種腐蝕問題，但其形成的分相結構導致均勻性差，增加了系統復雜性。
近日，中國科學院大連化學物理研究所團隊，開發出一種新型溴基兩電子轉移反應體系，并將其應用于鋅溴液流電池中，實現了長壽命鋅溴液流電池的概念驗證及系統放大。
團隊通過在溴電解液中引入胺類化合物作為溴清除劑，將電化學反應中產生的Br2轉化為溴代胺類化合物，有效降低溶液中Br2的濃度（約7mM）。與傳統的單電子轉移方法不同，該反應實現了從Br-到Br+的雙電子轉移，提高了電池的能量密度。同時，較低的溴濃度降低了電解液腐蝕性，提高了電池壽命。
團隊進一步將這一新反應應用于鋅溴液流電池。實驗表明，得益于電解液中較低的Br2濃度，采用傳統非氟離子交換膜組裝單電池，可實現長期穩定運行，降低了電池成本。在放大至5kW級系統測試中，該電池在40mA cm-2的條件下可穩定運行超700個循環，能量效率超78%。由于Br2濃度極低，循環前后電池的集流體、電極和膜材料等關鍵材料均未出現腐蝕現象。
該研究為長壽命溴基液流電池設計提供了新思路，也為鋅溴液流電池的進一步應用推廣奠定了基礎。
相關研究成果發表在《自然-能源》（Nature Energy）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。
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