突破性电极技术为清洁能源储存开辟新途径
在全球能源转型的驱动下，寻找高效、安全且可持续的储能解决方案成为各国共同关注的重点。随着可再生能源的大规模应用，储能技术的重要性愈加凸显。现有的储能技术，如锂离子电池虽然在市场中占据主导地位，但其安全性问题一直备受争议，尤其是易燃电解质带来的潜在风险。各国研究团队正积极探索新的储能技术，以克服现有技术的缺陷，推进能源存储系统的发展。
作为一种有前景的替代方案，非液流锌溴电池（FLZBBs）因其不易燃特性引起了研究人员的广泛关注。然而，FLZBBs面临着一个严重的技术障碍：自放电现象，这大大限制了它们的实际应用。
近日，韩国光州科学技术研究所（GIST）的研究团队在解决这一问题上取得了重大突破。研究小组开发出了一种创新的电极材料，有效抑制了FLZBBs中的自放电现象。这种新型电极被命名为氮掺杂介孔碳涂层厚石墨毡（NMC/GF）电极。
NMC/GF电极的制造过程简单且具有成本效益。研究人员在标准石墨毡电极上涂覆前体材料，经过干燥和固化后形成了具有独特结构的电极。这种电极的核心优势在于其表面形成的中孔（微孔）结构以及战略性分布的氮原子位点。这些微观结构犹如微型笼子，能够有效捕获并限制溴离子及其化合物在正极内移动，从而阻止它们迁移到负极，有效遏制了自放电现象。
这种涂层不仅使原本疏水的石墨毡电极变得超亲水，改善了与水性电解质的界面接触，还引入了丰富的氧和氮物种，显著提高了溴的反应速率，从而全面提升了电池的电化学性能。
实验结果令人振奋。配备NMC/GF电极的FLZBBs在特定电流密度下展现出96%的库仑效率和76%的能量效率，同时实现了2 mAh cm-2的高面积容量。更令人惊叹的是，这些电池表现出非凡的耐用性，能够稳定运行超过10000次充放电循环，证明了其长期稳定性。此外，使用厚石墨毡电极的设计还有望降低电池的整体成本。
研究人员对这项技术的未来应用充满信心：”这种能够长期高效运行10000次以上的FLZBBs正极技术，将加速推动稳定的能源存储系统（ESS）和环保能源转换的发展。不仅如此，NMC/GF正极的应用范围还可以扩展到其他类型的水性电池中。”
这一突破性成果为能源存储领域带来了革命性的变革。随着更安全、更稳定、更持久的FLZBBs的出现，清洁和可持续能源的未来道路变得更加光明。这项研究不仅为解决当前储能技术面临的挑战提供了新的思路，也为未来能源系统的创新和发展注入了新的动力。
