液流电池(Redox Flow Battery,RFB)是具有容量和功率解耦、可深度充放电、长寿命、绿色环保和低成本等优点的大规模储能技术之一。液流电池不仅可以大规模存储可再生能源(如风能、太阳能、潮汐能等),还可以用作电网调峰从而提高电网运行效率并提高电网安全性。目前,全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Flow Battery,VRFB)是商业化发展最好的液流电池技术之一,但其成本较高、能量密度低和电解质腐蚀性强。因此,开发低成本、中性的液流电池体系对储能技术的发展有重要的推动作用。本课题从电解液和隔膜两个方面降低RFB的成本。选取储量高的铁硫两种元素作为活性物质,分别研究了:不同电极材料对电池性能的影响;钾型磺化聚醚醚酮(SPEEK-K)隔膜在中性电池下的性能表现;基于镍网和SPEEK-K隔膜组合的电池性能。结果表明,通过循环伏安特性曲线分析,硫化钾的氧化还原的峰电流比值|Ipa/Ipc|为1.063,其氧化还原反应可逆性强。以镍网作为负极(碳毡为正极),Nafion 212作为离子交换膜组装的液流电池,其库伦效率(Coulombic efficiency Efficiency,CE)接近100%;经过200圈的循环过程后,其能量效率(Energy Efficiency,EE)和容量保持率分别为80.70%和96.01%,相比于正负极均是碳毡的同体系分别提高了 17.78%和11.24%。镍网具有更高的效率和循环稳定性。SPEEK-K隔膜作为离子交换膜表现出较好的离子选择性,48 h后铁离子的渗透量远远小于1mM。基于镍网和SPEEK-K隔膜组装的电池,在15 mA cm-2的电流密度下,CE保持接近100%,经过500次循环,容量仍有原来的95.30%,平均每圈衰减0.009%。同时,电池具有较好的循环性能和倍率充放电性能,电池的功率密度可达到74mW cm-2。基于镍网作为负极工作电极和SPEEK-K隔膜的中性铁硫液流电池不仅电池性能好,而且其成本非常低。这种新型液流电池电解液的成本(28.56$/kWh)仅约为VRFB的六分之一;SPEEK-K隔膜的成本(181.3$m-2)仅为商业化Nafion 212隔膜的七分之一左右。这种高性能、低成本的新型中性液流电池有望成为下一代大规模应用的液流电池储能技术。