Page 38 - 《精细化工》2021年第4期

第 38 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.38, No.4
202 1 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2021

综论
电化学流体电容器的研究进展

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曹德富 ，白小洁 ，王君慧 ，刘 昊 ，廖立兵
〔1. 中国地质大学（北京） 材料科学与工程学院，北京 100083；2. 中国地质大学（北京） 数理学院，
北京 100083〕
摘要：能源和环境是 21 世纪的两大主要问题。规模化储能技术和器件的研发日趋重要。电化学储能系统因其能
量密度高且对地理条件没有特殊要求而受到广泛关注。电化学流体电容器结合了液流电池能量高和超级电容器
功率密度高的优点，是该类储能系统的重要代表。半固态流体电极是该类器件的核心，但其微观结构比较复杂，
通常涉及流变学、界面化学和电化学等交叉学科，是当前研究的重点。该文综述了目前关于电化学流体电容器
电极微结构设计、器件设计以及表征和测试方法等方面的研究进展，并讨论了今后研究的关键科学问题与重点
研究方向。
关键词：电化学流动电容器；微结构；电化学性能；流变学；大规模储能
中图分类号：TQ152；TM53 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 04-0672-12

Research progress of electrochemical flow capacitors

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CAO Defu , BAI Xiaojie , WANG Junhui , LIU Hao , LIAO Libing
[1. College of Materials Science and Engineering, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, Beijing,
China; 2. College of Mathmatical and Physical Science, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083,
Beijing, China]
Abstract: Energy and environment are two principle themes in the 21st century. The research and development
of large-scale energy storage technology and devices are becoming more important. Electrochemical energy
storage (EES) system has attracted extensive attention due to its high energy density and no special
requirement for geographical conditions. Electrochemical flow capacitor (EFC) is an important representative
of EES system, which combines the advantages of high energy of flow battery and high power density of
supercapacitor. Semi-solid flow electrode is the core part of this kind of device, but its microstructure is
relatively complex, usually involving rheology, interface chemistry, electrochemistry and other cross-scientific
issues, which is the focus of current research. The research progress of electrode microstructure design, and
device design, characterization and testing methods on electrochemical flow capacitor is reviewed. The key
scientific issues and important research directions in the future are discussed.
Key words: electrochemical flow capacitor; microstructure; electrochemical properties; rheology; large-scale
energy storage

近年来，随着太阳能、风能等清洁能源装机容 来实现，这是一种成熟的、经济有效的技术，但因
[3]
量的迅速增长，适用于大规模储能的技术和器件的 其受地域限制，适用性有限 。电化学储能系统
研发变得日益重要 [1-2] 。可采用的分布式储能方式主 （EES）因其较高的能量密度且对地理条件没有特
[4]
要包括压缩空气储能（CAES）、热化学能和飞轮等， 殊要求而受到广泛关注 。常见的 EES 技术包括二
[5]
但是目前世界上只有小部分的能源存储使用这些技 次电池 和超级电容器（SCs） [6-7] 。
术，绝大多数能源储存都是通过抽水蓄能（PHES） 近二十年来，二次电池和超级电容器在电能存

收稿日期：2020-11-07; 定用日期：2021-01-05; DOI: 10.13550/j.jxhg.20201040
基金项目：国家自然科学基金项目（21875223）
作者简介：曹德富（1995—），男，硕士生，E-mail：dfcao@cugb.edu.cn。联系人：刘 昊（1982—），男，副教授，E-mail：liuhao1398@
cugb.edu.cn；廖立兵（1963—），男，教授，E-mail：lbliao@cugb.edu.cn。