近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员唐永炳及其研究团队成员与香港城市大学教授李振声等人合作在新型储能材料方面取得新进展。相关论文Graphene-Nanowall-Decorated Carbon Felt with Excellent Electrochemical Activity Toward VO 2 + /VO 2+ Couple for All Vanadium Redox Flow Battery(《具有高效电化学活性的新型石墨烯/碳毡分级全钒液流电池电极材料》)在线发表于Wiley综合期刊Advanced Science上(DOI: 10.1002/advs.201500276)。
全钒液流电池(VRFB)由于具有高容量、响应快、耐过载、维护费用低等优点，是电网、风能以及太阳能的理想储能方式之一。然而，VRFB的应用还面临诸多挑战，主要问题在于电极的电化学活性较低(一般为碳毡或石墨毡)，从而影响了电池的储能效率。目前，较为有效的方法是提高电极的电化学活性比表面积，以提高电化学活性位点。
针对传统钒液流电池碳毡电化学活性低的问题，研究团队采用一种微波等离子体增强化学气相沉积法，成功制备出具有独特分级结构的钒液流电池储能新材料。该材料的设计思路为：采用微米级钒液流电池碳毡电极为基体，在其上合成出三维致密排列的石墨烯。这种新型分级结构不仅将传统碳毡电极的比表面积提高了一个数量级，同时致密排列的石墨烯为钒离子提供了大量的催化活性位点。通过系统测试，发现这种石墨烯/碳毡分级材料将普通碳毡的VO2+/VO2-氧化还原速率提高了3倍，储能效率提高了11%。此外，这种新型材料表现出优异的电池稳定性，充放电循环100次后形貌未发生明显变化，循环后的电极材料还可以在其他电池中重复使用多次，并能表现出同样优异的性能。该研究结果对发展新型高效全钒液流电池材料具有重要的指导意义。
该项研究得到广东省创新科研团队和国家自然科学基金等项目的资助。
三维分级结构石墨烯/碳毡储能材料的设计思路及其形貌与性能表征
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