Enhanced Thermal Stability and Electrochemical Performance of Positive Electrolytes in Vanadium Flow Batteries via a Bifunctional Additive System

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作者
Ze Lei,Yongqi Guo,Fancheng Meng,Yongchao Wang,Li Xiaoxia,Desheng Chen,Lina Wang
出处
期刊:Journal of The Electrochemical Society [Institute of Physics]
卷期号:172 (11): 110528-110528
标识
DOI:10.1149/1945-7111/ae1e37
摘要

As a promising large-scale electrochemical energy storage system, vanadium flow batteries suffer from the inadequate thermal stability of positive electrolytes at elevated temperatures. Conventional additives, while improving thermal stability, often compromise electrochemical properties. Herein, a novel dual-additive strategy that synergistically enhances both thermal stability and electrochemical activity was proposed. The bifunctional additive system—comprising methanesulfonic acid (MSA) and ammonium dihydrogen phosphate (ADP)—extends the onset time for V(V) electrolyte precipitation at 45 °C from 1 day to 10 days, through phosphate-mediated complexation and the strongly protonating environment provided by methanesulfonic acid. In terms of electrochemical performance, the bifunctional additive demonstrates the optimal redox reversibility, reduced charge transfer resistance, decreased polarization resistance, and increased diffusion coefficient, which may be attributed to the nitrogen/sulfur bifunctional modification on the working electrode induced by the additives. In single-cell tests at 100 mA·cm −2 , the electrolyte with the addition of 0.1 mol·l −1 MSA and 0.1 mol·l −1 ADP achieves the highest capacity retention of 73.9% after 50 cycles and an energy efficiency of 83.1%. This study paves a new paradigm for for simultaneously enhancing the stability and electrochemical performances of positive vanadium electrolytes.
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