随波逐流：深入研究储能电池的电极

作为一种电网规模的储能系统，液流电池作为解决可再生能源波动和间歇性挑战的一种手段而受到越来越多的关注。

全钒氧化还原液流电池 (VRFB) 因其高效率、可扩展性、安全性、接近室温的操作条件以及独立调整功率和能量容量的能力，已成为固定电网储能的有前途的解决方案。氧化还原液流电池中的氧化还原反应发生在与电解质接触的电极表面。对电极表面的任何修改都会影响电化学活性并影响电池的整体性能。

为了延长 VRFB 的使用寿命，劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家和西北太平洋国家实验室 (PNNL) 的合作者探索了碳电极的表面功能及其在电化学循环过程中的降解倾向。

该团队进行了基于碳 K 边 X 射线吸收光谱 (XAS) 的实验-理论耦合方法，以表征不同条件下制备的碳电极，并识别有助于独特光谱特征的相关官能团。

“我们的研究确定了碳电极上存在的活性物质，它们在决定其电化学性能方面发挥着至关重要的作用，”LLNL 研究员 Wenyu Sun 说，他是《ACS 应用材料与界面》杂志上发表的论文的第一作者。

Sun 表示，XAS 是实验的理想选择，因为它是研究碳电极成分的一种特别强大的方法，因为它提供了元素特定的局部电子结构(因此也提供了键合环境)以及深度分析的能力，从而可以进行比较表面和本体电极的组成。

在 LLNL 量子模拟小组的计算材料科学家、该论文的通讯作者 Sabrina Wan 的带领下，该团队进行了密度泛函理论 (DFT) 计算，以获得功能化碳电极中存在的相关碳原子的 XAS 特征。与不同电荷状态的钒氧化还原络合物相互作用后。

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