コバルトとヴァナジウムトリメタフォスファートポリアニオン:非水性レドックス流電池の合成,特性,および電気化学的評価

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• エネルギー貯蔵

背景:

• 安定して効率的な電解質の開発は,非水性酸化還元流電池 (NaRFB) の進歩に不可欠です.
• 移行金属複合体は,電池アプリケーションに調整可能な酸化還元特性を提供します.
• メタフォスファートリガンドは金属イオンに独特の調整環境を提供します.

研究 の 目的:

• コバルトとバナジウムビストリメタホスファート複合体を用いて電気化学セルを建設し,評価する.
• NaRFBにおけるカトリートおよびアノリート材料としてのこれらの複合体の適性を調査する.
• 合成された複合物の酸化還元特性,安定性,溶解性を特徴づける.

主な方法:

• コバルト ([Co^II/III(P₃O_{9) 2]^4-/3-) とバナジウム ([V^III/II(P3O9) 2^3-/4-) のビストリメタフォスファート複合体による電気化学セル構築}
• 細胞の性能と安定性を評価するために,周期的な電圧測定とガルバノスタティックサイクリング.
• 構造分析のための光譜特性 (P NMR,UV/vis,ESI-MS),IR) とX線結晶学.
• スピン・クロスオーバー (SCO) コバルト複合体の分離と特徴付け

主要な成果:

• 100サイクルで2. 4Vのセル電圧と> 90%のクーロンビック効率を持つ電気化学セルが達成されました.
• コバルトとバナジウム複合体は,可逆的な酸化還元化学,高い電気化学的安定性,およびアセトニトリルにおける優れた溶解性を示した.
• 孤立した結晶塩 ([PPN]₄[1]·2MeCNと[PPN]₃[2]·DME) が特徴付けられ,コバルト複合体の構造データが示された.
• スピン・クロスオーバーのコバルト複合体,活性型カトライト種が,成功裏に分離されました.

結論:

• コバルトとバナジウムビストリメタホスファートの複合体は,NaRFB電解質の有望な候補である.
• 証明されたセル性能は,移行金属メタホスファートベースのシステムの可能性を強調しています.
• この研究は,新しい全無機非水性酸化還元流電池電解質を開発するための道を開きます.