近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院研究員唐永炳及其研究團隊成員與香港城市大學(xué)教授李振聲等人合作在新型儲能材料方面取得新進展。相關(guān)論文Graphene-Nanowall-Decorated Carbon Felt with Excellent Electrochemical Activity Toward VO 2 + /VO 2+ Couple for All Vanadium Redox Flow Battery（《具有高效電化學(xué)活性的新型石墨烯/碳氈分級全釩液流電池電極材料》）在線發(fā)表于Wiley綜合期刊Advanced Science上（DOI: 10.1002/advs.201500276）。

全釩液流電池（VRFB）由于具有高容量、響應(yīng)快、耐過載、維護費用低等優(yōu)點，是電網(wǎng)、風(fēng)能以及太陽能的理想儲能方式之一。然而，VRFB的應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)，主要問題在于電極的電化學(xué)活性較低(一般為碳氈或石墨氈)，從而影響了電池的儲能效率。目前，較為有效的方法是提高電極的電化學(xué)活性比表面積，以提高電化學(xué)活性位點。

針對傳統(tǒng)釩液流電池碳氈電化學(xué)活性低的問題，研究團隊采用一種微波等離子體增強化學(xué)氣相沉積法，成功制備出具有獨特分級結(jié)構(gòu)的釩液流電池儲能新材料。該材料的設(shè)計思路為：采用微米級釩液流電池碳氈電極為基體，在其上合成出三維致密排列的石墨烯。這種新型分級結(jié)構(gòu)不僅將傳統(tǒng)碳氈電極的比表面積提高了一個數(shù)量級，同時致密排列的石墨烯為釩離子提供了大量的催化活性位點。通過系統(tǒng)測試，發(fā)現(xiàn)這種石墨烯/碳氈分級材料將普通碳氈的VO2+/VO2-氧化還原速率提高了3倍，儲能效率提高了11%。此外，這種新型材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電池穩(wěn)定性，充放電循環(huán)100次后形貌未發(fā)生明顯變化，循環(huán)后的電極材料還可以在其他電池中重復(fù)使用多次，并能表現(xiàn)出同樣優(yōu)異的性能。該研究結(jié)果對發(fā)展新型高效全釩液流電池材料具有重要的指導(dǎo)意義。

該項研究得到廣東省創(chuàng)新科研團隊和國家自然科學(xué)基金等項目的資助。