近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院研究員唐永炳及其研究團隊成員與香港城市大學教授李振聲等人合作在新型儲能材料方面取得新進展。相關(guān)論文Graphene-Nanowall-Decorated Carbon Felt with Excellent Electrochemical Activity Toward VO 2 + /VO 2+ Couple for All Vanadium Redox Flow Battery（《具有高效電化學活性的新型石墨烯/碳氈分級全釩液流電池電極材料》）在線發(fā)表于Wiley綜合期刊Advanced Science上（DOI: 10.1002/advs.201500276）。

　　全釩液流電池（VRFB）由于具有高容量、響應(yīng)快、耐過載、維護費用低等優(yōu)點，是電網(wǎng)、風能以及太陽能的理想儲能方式之一。然而，VRFB的應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)，主要問題在于電極的電化學活性較低(一般為碳氈或石墨氈)，從而影響了電池的儲能效率。目前，較為有效的方法是提高電極的電化學活性比表面積，以提高電化學活性位點。

　　針對傳統(tǒng)釩液流電池碳氈電化學活性低的問題，研究團隊采用一種微波等離子體增強化學氣相沉積法，成功制備出具有獨特分級結(jié)構(gòu)的釩液流電池儲能新材料。該材料的設(shè)計思路為：采用微米級釩液流電池碳氈電極為基體，在其上合成出三維致密排列的石墨烯。這種新型分級結(jié)構(gòu)不僅將傳統(tǒng)碳氈電極的比表面積提高了一個數(shù)量級，同時致密排列的石墨烯為釩離子提供了大量的催化活性位點。通過系統(tǒng)測試，發(fā)現(xiàn)這種石墨烯/碳氈分級材料將普通碳氈的VO2+/VO2-氧化還原速率提高了3倍，儲能效率提高了11%。此外，這種新型材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電池穩(wěn)定性，充放電循環(huán)100次后形貌未發(fā)生明顯變化，循環(huán)后的電極材料還可以在其他電池中重復(fù)使用多次，并能表現(xiàn)出同樣優(yōu)異的性能。該研究結(jié)果對發(fā)展新型高效全釩液流電池材料具有重要的指導意義。

　　該項研究得到廣東省創(chuàng)新科研團隊和國家自然科學基金等項目的資助。 

三維分級結(jié)構(gòu)石墨烯/碳氈儲能材料的設(shè)計思路及其形貌與性能表征