鈉-海水電池（Na-SWBs）被認(rèn)為是最有前途的大規(guī)模儲能和海洋領(lǐng)域的電化學(xué)裝置之一。

Na-SWBs正受益于海水中無限量的Na供應(yīng)，但易受到負(fù)極容量的限制，因此有必要引入高容量負(fù)極，例如紅磷。然而，由于其在充放電過程中具有極大的體積變化，獲得厚電極和大面積容量極具挑戰(zhàn)性。

在此，德國烏爾姆亥姆霍茲研究所（HIU）Stefano Passerini, Guk-Tae Kim及韓國蔚山科學(xué)技術(shù)院（UNIST）Youngsik Kim等人提出了一種基于氧化還原介質(zhì)的紅磷半液態(tài)負(fù)極（Na-PAHs），與具有Na⁺ 離子選擇性的電子絕緣固體電解質(zhì)膜（NASICON）組成無金屬Na-SWB。Na-PAHs的負(fù)極電解液（Na-BP和Na-Pyr）作為紅磷活性物質(zhì)的氧化還原介質(zhì)，能夠促進(jìn)紅磷活性物質(zhì)的鈉化/脫鈉。

圖1. 氧化還原介質(zhì)在紅磷半液態(tài)負(fù)極中的作用

因此，在室溫下采用靜態(tài)負(fù)極中的半液態(tài)電極可以獲得約11 mAh cm^-2的Na半電池和15 mAh cm^-2的Na-SWB的面容量。此外，通過在外部儲槽中積累半液態(tài)負(fù)極，即在全氧化還原液流電池配置中可以提高儲能性能。

這同時也實(shí)現(xiàn)了半液態(tài)負(fù)極的連續(xù)調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償降解現(xiàn)象。本研究提出的半液態(tài)負(fù)極使得Na-SWB在未來大規(guī)模固定儲能中具有巨大的應(yīng)用潛力。

圖2. 采用紅磷半液態(tài)負(fù)極的三電極鈉海水全電池的表征

Redox-Mediated Red-Phosphorous Semi-Liquid Anode Enabling Metal-Free Rechargeable Na-Seawater Batteries with High Energy Density, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102061