随着对高效能源储存技术的需求不断增加，可溶铅酸氧化还原液流电池（SLRFB）因其高能量密度和长寿命被广泛研究。然而，传统SLRFB在实际应用中面临一些挑战，如循环寿命短、容量低、铅树枝晶的形成以及正极腐蚀等问题。最新的研究提出了一种创新的电极材料——掺硼金刚石（BDD）涂层的碳毡（CF），为这些问题提供了有效的解决方案。
soluble lead redox flow battery 图源：网络
金刚石，以其优异的物理和化学性质，近年来被广泛应用于电化学领域。金刚石材料具有极高的电导率、耐腐蚀性以及优良的机械稳定性，使其成为理想的电极材料。在铅酸红氧还原流电池中，金刚石的应用主要集中在提升电极的导电性能和化学稳定性上。
掺硼金刚石（BDD）作为一种改性金刚石材料，具备了更高的电化学活性和化学稳定性。掺硼的过程不仅增强了金刚石的电导率，还使其表面能够与电解液中的化学物质更好地互动，从而提高了电极的整体性能。BDD材料的这些优势使其成为改进SLRFB电池性能的理想选择。
在最新的研究中，印度理工的科学家们将BDD涂层应用于碳毡（CF）电极上，创造出一种新的高性能电极材料。BDD涂层的CF电极不仅提高了电池的表面积（达到7.1 m²/g），还通过其多孔结构增强了质量传输，减少了浓度极化。这种改进使电池在工作过程中表现得更加高效，延长了电池的使用寿命。
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此外，BDD涂层有效延迟了在酸性介质中的氧气演化，从而降低了电极的过电位，提升了能量效率。在实际测试中，使用BDD涂层的CF电极的SLRFB能够在40 mA/cm²的电流密度下成功经历超过300次充放电循环，展现出97%的库仑效率、71%的电压效率和69%的能量效率。电池的面积容量也达到了80 mAh/cm²，显著提高了电池的稳定性和容量。
更重要的是，BDD涂层还有效防止了PbO₂污泥的形成，这一污泥通常会导致电极腐蚀和电池性能下降。通过避免这种问题，BDD涂层的CF电极显著延长了电池的循环寿命。
这项技术的突破不仅解决了SLRFB电池的传统问题，还为其商业化应用提供了强有力的支持。随着BDD涂层电极技术的不断发展和优化，SLRFB有望在能源储存领域取得更大的进展。这一创新为未来的电池技术奠定了坚实的基础，推动了能源储存技术的进一步发展。
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