高体积比容量二氧化锰半固态液流电池的研究.pdf

文章编号:1 0 0 1-9 7 3 1(2 0 2 3)0 7-0 7 1 1 9-0 7高体积比容量二氧化锰半固态液流电池的研究*董昀赫1,2,刘 常1,2,杨建华1,刘 宇1(1.中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海2 0 0 0 5 0;2.中国科学院大学,北京1 0 0 0 4 9)摘 要:二氧化锰(M n O2)具有储量丰富、成本低廉等优点,被广泛应用于水系锌锰电池中。液流电池可以实现能量组件与功率组件的解耦,在长时规模储能领域受到研究者们的广泛关注。研究以M n O2为活性物质设计了半固态电极,实现了高体积比容量的液流电池。首先以黄原胶为悬浮介质、科琴黑为导电剂制备了半固态电极,并通过表征电极的电化学性能与流变性能来确定M n O2半固态电极的最佳配比。科琴黑导电渗透的临界浓度为9g/L,以此浓度制备的半固态电极具有良好的倍率性能和循环稳定性,M n O2添加浓度为3 0 0g/L时,半固态电极体积比容量达到3 2.5A h/L。半固态电极表现出非牛顿流变性,屈服应力约为2P a,保证悬浮液具有机械稳定性的同时降低了泵送的机械能损失。应用了半固态电极的锌锰液流电池体积比容量可达2 2.3A h/L,具有良好的发展前景。关键词:锌锰电池;半固态电极;液流电池;高体积比容量;低成本中图分类号:TM 9 1 2.9文献标识码:AD O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-9 7 3 1.2 0 2 3.0 7.0 1 50 引 言当今社会风能、太阳能、潮汐能等清洁可再生能源受到人们重视,但这类新能源具有间歇性,因此需要发展储能技术来更好地对新能源加以利用。封闭式储能系统如锂离子电池的详细成本显示,负责储能的化学成本占比较低,大部分成本用在电极加工和存储容器上1。而开放式储能系统如氢气电池或液流电池允许能量组件与功率组件解耦,并可通过将储能化学物质独立储存减少电极处理的方法来降低成本。目前商业化的钒氧化还原液流电池的化学成本较高2。新型氧化还原液流电池如D B B B3-4、AQ D S5等的化学成本低,但面临自身分解6和活性物质扩散污染7的问题。利用低成本的固体活性物质做液流电池的半固态电极也可降低成本。半固态可流动电极通常是由固体活性物质以及导电颗粒(例如炭黑)组成的较稠的悬浮液。导电颗粒降低了电极的电阻,并且相互吸引可形成具有应力的接触网络,使半固体电极具有类似凝胶的非牛顿流动特性8。常规液流电池的能量密度受限于活性物质的溶解度,半固态电极则可提供更高的能量密度。半固态电极的另一优势是其组成物质颗粒较大,不会穿透隔膜发生两侧流道中活性物质交叉污染的问题9。半固态电极的物理化学性质决定了其能量密度、功率密度、效率和循环寿命。最早的半固体电极应用于锌-空气电池1 0。D u d u t a等1 1将这一方法推广到了低导电性的氧化物,扩大了应用范围。N a r a y-a n a n等1 2证明了M n O2半固态电极体系的可行性,但其制备的电极仅能在小容量的静态电池中循环1 0 0次,大容量下的电化学性能并不理想。本研究将-M n O2作为低成本活性物质,首先将半固态电极的材料组成与电子导电率和流变特性相关联,确定了电极的最佳组成。然后组装了静态电池来测试了半固态电极的循环、倍率和阻抗性能,并进一步分析了其电化学反应机理。最后,证明了高体积比容量的二氧化锰半固体电极在液流电池中具有良好的适用性,Z n-M n O2半固态液流电池的电化学性能良好,并在化学成本上有明显优势。1 实 验1.1 材料制备半固态电极的制备。图1为M n O2半固态电极的结构示意图。将悬浮剂(2g/L黄原胶(X a n t h a nG u m,X G)加入2m o l/LZ n S O4+0.1m o l/LM n S O4电解液中使用磁力搅拌器搅拌1h(10 0 0r/m i n)。然后将定量的导电剂(科琴黑(K e t j e nB l a c kE C 6 0 0 J D,K B),粒径2 0m)和活性物质(商用电解-M n O2粉末,粒径3 8n m)混合研磨,分4批加入上述混合溶液中,搅拌4 8h(8 0 0r/m i n),形成如图2(a)所示的半固态电极。半固态电极中二次团聚颗粒粒径约为1 1 8m)。91170董昀赫 等:高体积比容量二氧化锰半固态液流电池的研究*基金项目:中国三峡集团项目(WWKY-2 0 2 1-0 0 2 7);内蒙古科技计划项目(2 0 2 1 Z D 0 0 3 3)收到初稿日期:2 0 2 3-0 3-0 3收到修改稿日期:2 0 2 3-0 5-0 9通讯作者:刘 宇,E-m a i l:y u l i u m a i l.s i c.a c.c n作者简介:董昀赫(1 9 9 8),男,硕士,师承刘宇教授,从事水系二次电池体系设计与应用研究。图1 半固态电极结构示意图F i g.1 S c h e m a t i cd i a g r a m o fs e m i-s o l i de l e c t r o d e ss t r u c t u r e1.2 材料测试1.2.1 电子电导测试电导率是通过在两块石墨板之间填充半固体电极的 方 法 进 行 测 量 的。两 块 石 墨 板 深 度 间 隔 为1 8.0mm,为1 4.0mm。使用AUTO L A B电化学工作站(P G S T AT 3 0 2 N)在 线 性 扫 描 伏 安 法(l i n e a rs w e e pv o l t a mm e t r y,L S V)模式下测量,电压从0扫到1 0 0mV。电阻R由V-I的斜率计算得到。电导率e的计算公式为(H为间隔深度,A为截面面积):e=1RHA(1)1.2.2 电极材料表征所有非原位表征均在半固态电极干燥后进行。在达到特定的荷电状态后,用去离子水清洗半固态电极,并离心收集,重复3次。然后将湿粉在6 0下干燥过夜。采用R i g a k u D/m a x 2 5 0 0粉末衍射仪(C uK,=0.1 5 4 0 5n m,2()/m i n采集X R D(X-r a yd i f f r a c t i o n,X R D)数据。利用扫描电子显微镜(S c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e,S EM,J E O LJ S M-6 5 1 0)对形貌进 行表征。1.2.3 电池制备和电化学测试静态电池使用微孔隔膜分隔两侧空腔,正极空腔中填充半固态电极,使用石墨纸作为集流体;负极空腔中填充2m o l/LZ n S O4电解液,使用锌箔作为负极和集 流 体。所 有 实 验 均 在 室 温2 5 下 进 行。使 用L AN D电池测试仪(C T 2 0 0 1 A)进行充放电循环测试,倍率性能、长循环性能均使用M n O2添加量5g/L组进行测试。图6(b)为液流电池结构示意图,使用阴离子交换膜分隔两侧石墨流道,正极集流体为碳板,负极为锌箔,负极集流体为黄铜板。图2(a)半固态电极的照片;(b)K B浓度与(c)M n O2浓度对电子电导和黏度的影响;(d)储能模量(弹性)和损耗模量(黏性)随应力幅值的变化曲线;(e)弹性应力随应变的变化曲线;屈服应力随(f)K B浓度(g)M n O2浓度增加的变化曲线F i g.2(a)P i c t u r eo f t h es e m i-s o l i de l e c t r o d e s;(b)T h ee f f e c t so fK Bc o n c e n t r a t i o na n d(c)M n O2c o n c e n t r a-t i o no ne l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t ya n dv i s c o s i t y;(d)c u r v e s o f t h e s t o r a g em o d u l u s(e l a s t i c i t y)a n d l o s sm o d-u l u s(v i s c o s i t y)w i t ht h ei n c r e a s eo fo s c i l l a t i o ns t r e s s;(e)c u r v eo fe l a s t i cs t r e s sw i t hs t r a i n;Y i e l ds t r e s sc u r v ew i t h i n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no f(f)K B(g)M n O2021702 0 2 3年第7期(5 4)卷2 结果与讨论2.1 半固态电极的组成对其物理特性的影响2.1.1 电子传导的渗透阈值和黏度为了在半固态电极中提供足够多的电子传导通路1 3,本研究选用科琴黑(K B)作为导电剂添加到半固态电极中。K B是具有独特的支链状形态的导电炭,其支链可形成导电通路网络,增加与活性悬浮颗粒相(M n O2)之间的电子传导接触点。当K B浓度从6g/L增加到8g/L时,电子电导从0.0 9m S/c m急剧增加到1.1 0m S/c m(图2(b)。而K B浓度在9g/L以上时,电子电导增加缓慢,因此认为K B的渗透阈值浓度在68g/L之间1 4。理论上,在此临界浓度以下,只有小簇的导电粒子存在;在临界浓度,可以形成横跨样品的导电粒子簇使电子电导急剧增加;在临界浓度之上,导电粒子簇的范围增大,半固态电极内未连接的空隙体积减小。故在半固态电极的组成中,导电剂K B浓度要保持在渗透阈值之上。半固态电极悬浮液的黏度随K B浓度的增加以指数函数形式上升,黏度上升会影响半固态电极的流动性,增加液流电池泵送成本。因此本研究将K B浓度固定在9g/L进行M n O2浓度的影响测试。K B的浓度固定,M n O2的浓度从5g/L增加到5 0 0g/L时,电子电导和黏度均未发生明显变化(图2(c),M n O2的浓度变化对半固态电极悬浮液的电子传导和黏度的影响都很小。2.1.2 流变性能根据黏度测量结果,本研究采用同轴圆筒的振荡模式进行黏弹性的测试。在固定频率条件下,进行随应力幅值增加的振荡剪切测试储能模量(弹性)和损耗模量(黏性)(图2(d)。根据已报道的文献建议1 5,弹性应力为储能模量(弹性)与振荡应变幅值相乘的积,静态屈服应力为相对于振荡应变的最大弹性应力(图2(e)。该方法测量得到的各组结果中均观察到两个 峰 值,这 可 归 因 于 黏 弹 性 悬 浮 液 的 两 步 屈服1 6。不同组成的半固态电极测试结果(图2(f,g)显示,屈服应力随K B浓度增加上升明显,随M n O2浓度增加上升缓慢。这可以归因于K B的独特支链状形态在半固态电极中聚集形成了网络(图5(b)或K B颗粒之间更强的粒子间吸引力1 7。半固态电极只有在悬浮颗粒之间的吸引力被克服(即宏观应力高于屈服应力)时才会流动1 8,因此在半固态电极组成中需限制K B浓度以降低屈服应力对泵送过程中机械能损耗的影响,并且半固态电极的液流电池模具需要更深的流道以减少泵送黏塑性悬浮液带来的损耗1 9。图3(a)(c)不同组成的半固态电极的前两圈充放电曲线;(b)静态电池的循环性能;(d)静态电池的倍率性能;(e)不同组成的半固态电极的第二圈放电比容量和库伦效率随K B浓度增加的变化曲线F i g.3(a)(c)C h a r g e-d i s c h a r g ec u r v e so f t h ef i r s t t w oc y c l e so fs e m i-s o l i de l e c t r o d e sw i t hd i f f e r e n tc o m p o s i-t i o n;(b)c y c l ep e r f o r m a n c eo f s t a t i cb a t t e r i e s;(d)r a t ep e r f o r m a n c eo f s t a t i cb a t t e r i e s;(e)t h es p e c i f i cc a p a c i t i e sa n dc o u l o m b i ce f f i c i e n c i e so f t h es e c o n dc y c l ed i s c h a r g eo f s e m i-s o l i de l e c t r o d e sw i t hd i f f e r e n tc o m p o s i t i o na s t h ec o n c e n t r a t i o no fK Bi n c r e a s e s 半固态电极中K B与X G形成的应力承载颗粒网络可以赋予悬浮液机械稳定性,防止大颗粒(M n O2)的沉降2 0和泵送过程中的不稳定流动2 1。对照组中未添加X G微凝胶聚合物的悬浮液在5 0h内快速发生相分离,添加组则可保持2 0d悬浮稳定不分层。半固态电极以0.5m L/m i n的流速在流道中流动时无不12170董昀赫 等:高体积比容量二氧化锰半固态液流电池的研究稳定流动出现。悬浮稳定性和流动稳定性可保证流道中不同位置处的电化学反应更均匀,减少维护成本,这是实现液流电池长时寿命的关键。2.2 静态电池中半固态电极的电化学测试静态电池测试时正极集流体使用几乎无容量的石墨纸以排除集流体对沉积容量的干扰。图3(a)是M n O2浓度为5g/L的半固态电极在1.5mA/c m2电流密度下的充放电曲线,其中未添加K B的对照组充放电比容量极低,K B浓度9g/L的添加组第二圈放电比容量则达到3 6 0mA h/g,说明电池正极容量几乎全由半固态电极提供。该电池倍率性能良好(图3(d)。经过活化稳定后的静态电池比容量下降,但可稳定循环3 5 0 0圈以上(图3(b)。图3(e)说明,半固态电极中K B浓度从6g/L增加到9g/L时,第二圈放电比容量和库伦效率都急剧增加;K B浓度在9g/L之上时,第二圈放电比容量和库伦效率变化不大。分析认为,K B浓度在6g/L时未达到渗透阈值,只有正极集流体附近的M n O2颗粒能够通过K B接触到集流体,因此比容量和库伦效率都很低2 2。当K B浓度超过渗透阈值时,M n O2颗粒周围可接触的K B颗粒足够多,整个半固态电极各处都可通过K B导电网络连接到集流体进行电化学反应,因此比容量和库伦效率高。不同K B浓度电池的电化学阻抗测试也证明了这一结论。随着组成中M n O2浓度增加,半固态电极的质量比容量下降但体积比容量上升。M n O2浓度为3 0 0g/L的半固态电极体积比容量可达3 2.5A h/L(图3(c)。渗透阈值以上的不同K B浓度、不同M n O2浓度的电池的充放电电压分布均是类似的,说明各电池的电化学氧化还原反应过程相同。2.3 半固态电极的电化学反应机理本研究使用电池前两圈不同充放电态进行多组非原位X R D、S EM、I C P、p H测试来探究M n O2半固态电极发生电化学氧化还原反应的机理。半固态电极与常规电池相比,其电化学反应发生在内部K B网络连接到的每个位置而不是常规电池的电极表面,因此可以准确测量电极中离子浓度和p H的变化。图4(a)不同荷电状态下干燥后的M n O2半固态电极的非原位X R D谱图;(b)M n O2半固态电极在不同荷电状态下的非原位p H和M n2+浓度F i g.4(a)E x-s i t uX R Dp a t t e r no fd r i e dM n O2s e m i-s o l i de l e c t r o d e sa td i f f e r e n ts t a t e so fc h a r g e;(b)E x-s i t up Ha n dM n2+c o n c e n t r a t i o no fM n O2s e m i-s o l i de l e c t r o d e sa td i f f e r e n t s t a t eo f c h a r g e 在首次放电过程中,随着电池放电电压降低,X R D图谱(图4)中属于-M n O2相2 3的各衍射峰都逐渐消失,而 与 碱 式 硫 酸 锌 相2 4(Z n4S O4(OH)6xH2O,Z H S)对应的衍射峰逐渐出现。S E M图像显示,半固态电极中初始状 态的固体 物 质 为 大 小 不 一 的 类 球 形M n O2颗粒及其周围覆盖的K B网络(图5(c);而在放电终态(图5(d),M n O2颗粒消失,K B网络中取而代之的是Z H S的多边形片状结构。I C P测试结果显示放电过程M n2+离子浓度增加(图4),其增加的摩尔量数值等于M n O2颗粒的溶解量。根据以上结果,本研究团队分析认为,放电过程M n O2固体颗粒溶解为M n2+,该过程会消耗H+,半固态电极中的溶解的Z n S O4则会沉积生成Z H S,该过程会生成H+,所以放电过程中悬浮液的p H变化很小(图4)。反应的总方程式如下:3 M n O2+6 e-+8 Z n2+2 S O2-4+6 H2O=3 M n2+2 Z n4S O4(OH)6(2)在首次充电过程中,属于Z H S相的各衍射峰都逐渐消失,而与-M n O2相对应的衍射峰逐渐出现,充电过程中不同充电态的X R D图谱与放电过程中的不同放电态的X R D图谱是可逆对应的,分析认为半固态电极中活性物质的电化学氧化还原反应是可逆的。S EM图像(图5(e)也显示,充电终态半固态电极中已无Z H S多边形片状固体,重新出现类球形M n O2颗粒,这证明了M n O2与M n2+发生的是可逆的溶解沉积反221702 0 2 3年第7期(5 4)卷应。新生成的M n O2颗粒粒径比初始的M n O2颗粒大,这会导致活性物质比表面积减少,颗粒内部无法与K B网络接触导致导电性变差,这可能是电池容量衰减的原因之一。I C P测试结果显示充电过程M n2+离子浓度减少,回到略低于电池初始的水平,这对应了首次充电容量略大于首次放电容量。充电过程中p H变化也很小,仅在充电态末尾p H出现小幅降低,分析认为充电过 程M n2+离 子 消 耗 量 高 于 放 电 过 程 生 成 的M n2+离子量,M n2+离子沉积释放了更多的H+,导致少量H+积累使半固态电极p H降低。第二圈放电过程中X R D图谱的变化与首次放电过程一致,说明重新沉积生成的M n O2颗粒的电化学反应与初始M n O2颗粒一致。S EM、p H、I C P的第二圈圈放电测试结果也与首圈放电过程保持一致,进一步证明了半固态电极反应可逆性与稳定性。2.4 液流电池中半固态电极的电化学测试为了匹配半固态电极的流动特性,避免其在狭窄流道中被迫发生强剪切流动影响其稳定性,本研究设计了如图6(b)所示的液流电池模具,用于验证其可行性。常规的全液流电池为了弥补其固有的质量传输限制问题,一 般 运 行 在1 04 0 m L/m i n的 高 流 速 模式2 5。而本研究设计的液流电池负极硫酸锌电解液和正极M n O2半固态电极均以1m L/m i n的低流速模式运行,这可显著降低泵送成本。根据报道,半固态电极在B i n g h a m数5 0的低流速条件下运行,可以提高其流动的均匀性。文献中分散良好的碳悬浊液的电子电导在高剪切速率下会下降2 6,低速均匀流动可以使大部分悬浮液处于未剪切流动的状态2 7,保证其电子电导与静态条件测量值相近。图5(a)M n O2颗粒,(b)K B,(c)半固态电极初始态,(d)首圈放电结束,(e)次圈充电结束,(f)次圈放电结束的半固态电极烘干后的S EM照片F i g.5S EMi m a g e so f(a)M n O2p a r t i c l e s,(b)K B,a n ds e m i-s o l i de l e c t r o d e sa f t e rd r y i n go f(c)i n-i t i a ls t a t e,(d)e n d o ft h ef i r s tc i r c l e d i s-c h a r g e,(e)e n do f t h e s e c o n dc i r c l e c h a r g e,(f)e n do f t h es e c o n dc i r c l ed i s c h a r g e图6(a)(c)不同M n O2添加量的半固态电极液流电池的充放电曲线;(b)液流电池模具的3 D结构示意图;(d)液流电池的循环性能F i g.6(a)(c)C h a r g e-d i s c h a r g ec u r v e so f s e m i-s o l i de l e c t r o d e s f l o wb a t t e r i e sw i t hd i f f e r e n tM n O2a d d e d;(b)t h es c h e m a t i c3 Ds t r u c t u r eo f f l o wb a t t e r i e s;(d)c y c l i n gp e r f o r m a n c eo f f l o wb a t t e r i e s32170董昀赫 等:高体积比容量二氧化锰半固态液流电池的研究 图6(a)是M n O2浓度为5g/L的半固态电极液流电池在2.5mA/c m2电流密度下的充放电曲线,其第二圈放电比容量可达2 8 0.5mA h/g。经过活化稳定后的液流电池在控制放电深度的条件下可稳定循环7 0 0圈以上(图6(d)。限制该电池循环寿命的主要因素在负极,高电流密度下锌负极容易会产生枝晶,一方面枝晶断裂会降低容量,另一方面枝晶在狭窄流道处积累会堵塞流道,导致电池无法继续运行。M n O2浓度 为3 0 0g/L的 半 固 态 电 极 体 积 比 容 量 可 达2 2.3A h/L(图6(c),经测算和目前商用的常用体系达到同一水平,并且在化学材料成本上有显著优势(图7)2,7,2 8-3 0。图7 M n O2半固态液流体系与商用体系在体积比容量和化学材料成本上的比较F i g.7C o m p a r i s o no fM n O2s e m i-s o l i df l o ws y s t e m w i t hc o mm e r c i a l s y s t e mi nv o l u m e t r i cs p e c i f i cc a p a c i t ya n dc o s to f c h e m i c a l s3 结 论将电化学性能与流变学性能结合进行M n O2半固态电极的设计,得到低成本高体积比容量且流动机械损耗低的Z n-M n O2半固态液流电池。首先在锌锰混合电解液中使用X G微凝胶悬浮剂和K B导电剂形成机械稳定的悬浮液并进行表征,调整组分使悬浮液具有良好的电子导电性和合适的屈服应力,半固态电极表现出非牛顿流动性,屈服应力约为2P a,可防止悬浮液中的大颗粒沉淀且泵送所需的机械能低。使用2g/LX G、9g/LK B为基础体系,制备不同活性物质M n O2添加量的半固态电极进行测试,5g/L添加量下静态电池中半固态电极比容量达到3 6 0mA h/g,倍率性能良好且在活化后可循环35 0 0圈;3 0 0g/L添加量下半固态电极体积比容量达到3 2.5A h/L。机理研究表明半固态电极中M n O2发生的是溶解沉积反应且反应高度可逆。最后证明了利用廉价、安全、高体积比容量的悬浮液来制备半固态电极液流电池的应用可行性,液流电池体积比容量可达2 2.3A h/L,经测算达到商用水平且在成本上有显著优势。该技术具有普适性,可推广应用到其他水系电池如铁氧化物3 1、普鲁士蓝类似物3 2等。这种新设计的水系Z n-M n O2半固态液流电池为开发环境友好且具有成本优势的固定应用储能系统铺平了道路。参考文献:1 C i e zRE,S t e i n g a r tD.A s y m p t o t i cc o s ta n a l y s i so f i n t e r-c a l a t i o nl i t h i u m-i o ns y s t e m s f o rm u l t i-h o u rd u r a t i o ne n e r-g ys t o r a g eJ.J o u l e,2 0 2 0,4(3):5 9 7-6 1 4.2C r a w f o r dA,V i s w a n a t h a nV,S t e p h e n s o nD,e t a l.C o m-p a r a t i v ea n a l y s i s f o rv a r i o u sr e d o xf l o wb a t t e r i e sc h e m i s-t r i e su s i n ga c o s tp e r f o r m a n c em o d e lJ.J o u r n a l o fP o w-e rS o u r c e s,2 0 1 5,2 9 3:3 8 8-3 9 9.3B r u s h e t tFR,V a u g h e yJT,J a n s e nA N.A na l l-o r g a n i cn o n-a q u e o u s l i t h i u m-i o nr e d o x f l o wb a t t e r yJ.A d v a n c e dE n e r g yM a t e r i a l s,2 0 1 2,2(1 1):1 3 9 0-1 3 9 6.4Z h a n gL,Z h a n gZ,R e d f e r nPC,e ta l.M o l e c u l a re n g i-n e e r i n gt o w a r d ss a f e r l i t h i u m-i o nb a t t e r i e s:ah i g h l ys t a-b l ea n dc o m p a t i b l e r e d o xs h u t t l e f o r o v e r c h a r g ep r o t e c t i o nJ.E n e r g y&E n v i r o n m e n t a lS c i e n c e,2 0 1 2,5:8 2 0 4-8 2 0 75H u s k i n s o nB,M a r s h a kM P,S u hC,e ta l.A m e t a l-f r e eo r g a n i c-i n o r g a n i c a q u e o u s f l o w b a t t e r yJ.N a t u r e,2 0 1 4,5 0 5(7 4 8 2):1 9 5-1 9 8.6Kw a b iD G,W o n gA A,A z i zMJ.R a t i o n a le v a l u a t i o na n dc y c l e l i f e i m p r o v e m e n t o f q u i n o n e-b a s e da q u e o u s f l o wb a t t e r i e sg u i d e db yi n-l i n eo p t i c a l s p e c t r o p h o t o m e t r yJ.J o u r n a lo fT h eE l e c t r o c h e m i c a lS o c i e t y,2 0 1 8,1 6 5(9):A 1 7 7 0-A 1 7 7 6.7W e iX,P a nW,D u a nW,e t a l.M a t e r i a l s a n ds y s t e m s f o ro r g a n i cr e d o xf l o wb a t t e r i e s:s t a t u sa n dc h a l l e n g e sJ.A C SE n e r g yL e t t e r s,2 0 1 7,2(9):2 1 8 7-2 2 0 4.8K n o c h A.I n f l u e n c eo fn o n-n e w t o n i a nf l o w b e h a v i o ro nm i x i n gp r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c sJ.C h e m i c a lE n g i n e e r i n g&T e c h n o l o g y,1 9 9 9,2 2(2):1 1 2-1 1 8.9Z h uY G,N a r a y a n a nT M,T u l o d z i e c k IM,e ta l.H i g h-e n e r g ya n dh i g h-p o w e rZ nN i f l o wb a t t e r i e sw i t hs e m i-s o l i de l e c t r o d e sJ.S u s t a i n a b l eE n e r g y&F u e l s,2 0 2 0,4(8):4 0 7 6-4 0 8 5.1 0A p p l e b yAJ,J a c q u i e rM.T h eC.G.E.c i r c u l a t i n gz i n c/a i rb a t t e r y:Ap r a c t i c a l v e h i c l ep o w e rs o u r c eJ.J o u r n a lo fP o w e rS o u r c e s,1 9 7 6,1(1):1 7-3 4.1 1D u d u t aM,H oB,W o o dV C,e ta l.S e m i-s o l i dl i t h i u mr e c h a r g e a b l e f l o wb a t t e r yJ.A d v a n c e dE n e r g y M a t e r i-a l s,2 0 1 1,1(4):5 1 1-5 1 6.1 2N a r a y a n a nT M,Z h uY G,G e n e rE,e ta l.L o w-c o s tm a n g a n e s ed i o x i d es e m i-s o l i de l e c t r o d ef o rf l o wb a t t e r i e sJ.J o u l e,2 0 2 1,5(1 1):2 9 3 4-2 9 5 4.1 3H a t z e l lKB,E l l e r J,M o r e l l ySL,e ta l.D i r e c to b s e r v a-421702 0 2 3年第7期(5 4)卷t i o no fa c t i v em a t e r i a l i n t e r a c t i o n si nf l o w a b l ee l e c t r o d e su s i n g X-r a yt o m o g r a p h yJ.F a r a d a y D i s c u s s,2 0 1 7,1 9 9:5 1 1-5 2 4.1 4P a r a n tH,M u l l e rG,L eM T,e t a l.F l o w i n gs u s p e n s i o n so f c a r b o nb l a c kw i t hh i g he l e c t r o n i cc o n d u c t i v i t yf o rf l o wa p p l i c a t i o n s:C o m p a r i s o nb e t w e e nc a r b o n sb l a c ka n de x-h i b i t i o no fs p e c i f i ca g g r e g a t i o no fc a r b o np a r t i c l e sJ.C a r b o n,2 0 1 7,1 1 9:1 0-2 0.1 5W a l l sHJ,C a i n e sSB,S a n c h e zA M,e ta l.Y i e l ds t r e s sa n dw a l l s l i pp h e n o m e n a i nc o l l o i d a l s i l i c ag e l sJ.J o u r-n a l o fR h e o l o g y,2 0 0 3,4 7(4):8 4 7-8 6 8.1 6A h u j aA,P o t a n i nA,J o s h IY M.T w os t e py i e l d i n gi ns o f tm a t e r i a l sJ.A d vC o l l o i dI n t e r f a c eS c i,2 0 2 0,2 8 2:1 0 2 1 7 9.1 7T r a p p eV,P r a s a dV,C i p e l l e t t iL,e ta l.J a mm i n gp h a s ed i a g r a mf o ra t t r a c t i v ep a r t i c l e sJ.N a t u r e,2 0 0 1,4 1 1(6 8 3 9):7 7 2-7 7 5.1 8B o n nD,D e n nM M,B e r t h i e rL,e t a l.Y i e l ds t r e s sm a t e-r i a l s i ns o f tc o n d e n s e d m a t t e rJ.R e v i e w so f M o d e r nP h y s i c s,2 0 1 7,8 9(3):0 3 5 0 0 51 9H o p k i n sBJ,S m i t hK C,S l o c u m A H,e ta l.C o m p o-n e n t-c o s t a n dp e r f o r m a n c eb a s e dc o m p a r i s o no ff l o wa n ds t a t i cb a t t e r i e sJ.J o u r n a l o fP o w e rS o u r c e s,2 0 1 5,2 9 3:1 0 3 2-1 0 3 8.2 0B e r i sA N,T s a m o p o u l o sJA,A r m s t r o n gR C,e ta l.C r e e p i n gm o t i o no fas p h e r et h r o u g haB i n g h a m p l a s t i cJ.J o u r n a l o fF l u i dM e c h a n i c s,2 0 0 6,1 5 8:2 1 9-2 4 4.2 1Y i l m a z e rU,G o g o sCG,K a l y o nDM.M a t f o r m a t i o na n du n s t a b l