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二零一五年三月一日

中大卢怡君教授成功提升液流电池能量密度
再生能源储存技术大跃进



香港中文大学(中大)工程学院机械与自动化工程学系助理教授卢怡君教授及其研究团队最近成功研发一种创新的液流电池阴极材料,不仅能大幅提高阴极的容积量(是目前全球文献记录中最高),更可提升电池的生命周期及效率,从而增强能源储存技术的效益。这项研究成果最近刊登于著名科学期刊《自然通讯》(Nature Communications),该期刊是国际顶级期刊《自然》(Nature)的子刊,在跨学科科学界极具影响力。 

人类对能源的需求不断增长,加上全球气候变化的影响日益严重,开发清洁可再生能源(如太阳能及风能)来代替化石燃料,成为当务之急。能源储存系统是解决再生能源断续且不稳定的一个重要方法,液流电池(简称 RFBs)的能量及功率设计具高度弹性,使它成为大规模电力储存系统中一个极重要的应用技术。然而,由于液流电池的能量密度低,严重降低了它在各种应用上的竞争力,成为了开发再生能源技术的一大难题。 

卢怡君教授及其团队采用高浓度硫碳复合物,为液流电池中绝缘硫及导电碳网之间创造了有效的介面,大幅提高阴极的容积量、电池的能量密度、生命周期 (大于100次)、库仑效率(大于90%)及能量效率(大于80%)。该阴极材料实现容积量高达294安时-每升(Ah L-1),达到全钒液流阴极的5倍,多硫化物液流阴极的3-6倍,是目前全球文献记录中最高的液流电池阴极容积量。他们将此创新的硫碳复合液流阴极与锂阳极结合,实现锂液流电池能量密度高达645瓦时-每升(Wh L-1),是目前全球文献记录中最高的锂液流电池能量密度之一。 

卢教授表示:「我们希望是次成果可推进高能量密度液流电池的发展,提升再生能源储存系统的效益。」

相关文献:Chen HN, Zou QL, Liang ZJ, Liu H, Li Q & Lu YC (2015) Sulphur-impregnated flow cathode to enable high-energy-density lithium flow batteries. Nature Communications 6(5877). DOI: 10.1038/ncomms6877
http://www.nature.com/ncomms/2015/150107/ncomms6877/full/ncomms6877.html

卢怡君教授及其研究团队于手套箱内组装锂硫碳复合液流电池。硫碳复合液流电池示意图(左上)。组装完成的液流电池原型(左下)。
卢怡君教授及其研究团队于手套箱内组装锂硫碳复合液流电池。硫碳复合液流电池示意图(左上)。组装完成的液流电池原型(左下)。

机械与自动化工程学系助理教授卢怡君教授
机械与自动化工程学系助理教授卢怡君教授