Boosting the Activity and Stability of 3‐Hydroxyphenothiazine Derivatives for Aqueous Organic Flow Batteries

材料科学 水溶液 氧化还原 溶解度 共轭体系 化学工程 储能 组合化学 有机化学 热力学 聚合物 化学 物理 工程类 复合材料 功率(物理) 冶金
作者
Mengqi Zhang,Cuicui Mu,Tianyu Li,Changkun Zhang,Xianfeng Li
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (21) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/aenm.202404813
摘要

Abstract Aqueous organic flow batteries (AOFBs) represent one of the most promising technologies for stationary energy storage due to their features of abundant resources and high tunability. Phenothiazines have stable conjugated structures and are considered one of the most potential catholytes for AOFBs. However, the highly conjugated structure of phenothiazines is always hydrophobic and reduces the molecular polarity, which makes it challenging to achieve high capacity and energy efficiency. Herein, a new class of 3‐hydroxyphenothiazine derivatives with a high solubility of 1.8 m and fast redox kinetics by introducing the hydrophilic tertiary ammonium groups. The designed 7‐bromo‐2,4‐dimethylaminemethylene‐3‐hydroxyphenothiazine (BDAHP) based cell not only exhibited an ultra‐stable cycling capacity (over 10 000 cycles with a capacity fade rate of 0.00048% per cycle for the symmetric cell) but also achieved a high energy efficiency of 82.3% (80 mA cm −2 at 0.5 m ). Furthermore, the cell also displayed a highly reversible catholyte capacity of 82 Ah L −1 at a high concentration of 1.7 m and wide temperature adaptability (−15–60 °C). Combining the high volumetric capacity, fast redox reaction, and stability, the hydroxyl‐substituted PTZ demonstrates great potential for large‐scale energy storage.
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