铁(Fe)金属电池，如Fe离子电池和全Fe液流电池，由于铁和铁盐的价格极低，是一种很有前途的电网储能技术。然而，由于Fe沉积/剥离反应的库仑效率较低，Fe金属电池具有极差的循环寿命。目前基于氯化铁或硫酸盐的水溶液电解液只能在温和的操作条件下（<5 mA/cm²）运行，库仑效率<91%，这主要是由于析氢副反应(HER)所致。

近日，犹他大学Dimitry Bedrov，Tao Gao报道了一系列新型的铁电解液—镁离子（FERMR）和钙离子增强的铁电解液(FERCI)，其具有更高的库仑效率、更高的电导率和更快的沉积/剥离动力学。

文章要点

1）在基础FeCl₂电解液中添加4.5 M的MgCl₂或CaCl₂，可显著提高Fe的沉积/剥离效率至99.1%，大大提高了Fe金属电池在半电池和全电池中的循环性能。机理研究表明，这种显著提高的效率是由于“死铁”数量的减少以及对她的抑制。

2）通过实验、分子动力学和密度泛函理论（DFT）计算相结合的方法，揭示了电解液的结构，并阐明了其抗减水性增强的机理。此外，这些新型电解液不仅使高度可逆的Fe金属负极成为低成本储能技术，而且有可能解决其他基于水电解液的电化学技术中存在的副反应问题，如CO₂还原、NH₃合成等。

参考文献

Jing Liu, et al, Aqueous Electrolytes Reinforced by Mg and Ca Ions for Highly Reversible Fe Metal Batteries, ACS Cent. Sci., 2022

DOI: 10.1021/acscentsci.2c00293

https://doi.org/10.1021/acscentsci.2c00293