28 October 2020
二零一五年三月一日
中大盧怡君教授成功提升液流電池能量密度
再生能源儲存技術大躍進


香港中文大學(中大)工程學院機械與自動化工程學系助理教授盧怡君教授及其研究團隊最近成功研發一種創新的液流電池陰極材料,不僅能大幅提高陰極的容積量(是目前全球文獻記錄中最高),更可提升電池的生命週期及效率,從而增強能源儲存技術的效益。這項研究成果最近刊登於著名科學期刊《自然通訊》(Nature Communications),該期刊是國際頂級期刊《自然》(Nature)的子刊,在跨學科科學界極具影響力。 

人類對能源的需求不斷增長,加上全球氣候變化的影響日益嚴重,開發清潔可再生能源(如太陽能及風能)來代替化石燃料,成爲當務之急。能源儲存系統是解決再生能源斷續且不穩定的一個重要方法,液流電池(簡稱 RFBs)的能量及功率設計具高度彈性,使它成為大規模電力儲存系統中一個極重要的應用技術。然而,由於液流電池的能量密度低,嚴重降低了它在各種應用上的競爭力,成為了開發再生能源技術的一大難題。 

盧怡君教授及其團隊採用高濃度硫碳複合物,為液流電池中絕緣硫及導電碳網之間創造了有效的介面,大幅提高陰極的容積量、電池的能量密度、生命週期 (大於100次)、庫侖效率(大於90%)及能量效率(大於80%)。該陰極材料實現容積量高達294安時-每升(Ah L-1),達到全釩液流陰極的5倍,多硫化物液流陰極的3-6倍,是目前全球文獻記錄中最高的液流電池陰極容積量。他們將此創新的硫碳複合液流陰極與鋰陽極結合,實現鋰液流電池能量密度高達645瓦時-每升(Wh L-1),是目前全球文獻記錄中最高的鋰液流電池能量密度之一。 

盧教授表示:「我們希望是次成果可推進高能量密度液流電池的發展,提升再生能源儲存系統的效益。」

相關文獻: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

盧怡君教授及其研究團隊於手套箱內組裝鋰硫碳複合液流電池。硫碳複合液流電池示意圖(左上)。組裝完成的液流電池原型(左下)。

機械與自動化工程學系助理教授盧怡君教授