来自北京科技大学和日本东北大学的研究团队开发了一种钛基熔盐氧化还原液流型电池（TMSRB）。该电池使用钛离子作为氧化还原活性材料，熔盐作为电解质，实现了高压、快速和稳定的电网规模储能。与钒基电池相比，显示出强大的循环稳定性、更低的成本和可扩展性，并正在进行进一步的优化。

钛基熔盐氧化还原液流型电池可应用于电网规模的储能，与传统的钒基氧化还原液流电池（VRFB）相比，可提供更高的充放电电流密度。与钒相比，钛是一种更丰富的元素，解决了供应和成本限制的问题。钛是地壳中含量第七大的金属，地壳元素丰度为0.56%，是钒的35倍。因此，钛基熔盐氧化还原液流型电池中氧化还原活性材料的可持续供应并不令人担忧。

钛基熔盐氧化还原液流型电池包含多种氧化态的钛离子，通过Ti⁴⁺/Ti³⁺阴极氧化还原对与Ti³⁺/Ti²⁺阳极氧化还原对，实现可逆的氧化还原反应。它还采用熔盐电解质，如氯化锂-氯化钾（LiCl-KCl）和氯化钠-氯化镁-氯化钾（NaCl–MgCl₂-KCl）。其电化学稳定性窗口宽和离子电导率高，同时支持高效高压操作、快速充放电，以及在300～450℃之间的稳定循环。

钛基熔盐氧化还原液流型电池采用多孔氧化铝（Al₂O₃) 坩埚作为隔膜，由镍引线连接碳和石墨电极。添加四氯化钛（TiCl₄) 并使用氟化锂（LiF）添加剂控制其蒸发。

电池组装时，隔膜位于正、负极室之间。负极由多层碳网组成，连接到作为集电器的石墨棒和作为引线的镍棒上。另一侧使用了类似的配置，包括一个中空碳圆柱体。将含有钛离子的熔盐电解质加入电池中，在正极侧引入LiF以抑制TiCl₄的蒸发。然后，在电阻炉中氩气（Ar）气氛下运行组装的电池，评估氧化还原行为和充放电循环稳定性。采用从头算分子动力学（AIMD）模拟来跟踪操作过程中的离子分布。

该分析证明了多价钛离子作为高性能电池氧化还原活性材料的适用性。采用循环伏安法和方波伏安法，在400℃下熔融LiCl-KCl显示了清晰可逆的Ti²⁺/Ti³⁺和Ti³⁺/Ti⁴⁺氧化还原反应。这可提供约1.55V的理论电池电压。当含有Ti/Ti²⁺时，可扩展到1.80V。此外，发现了多种稳定的氧化态和不同的氧化还原转变，可进一步提高电池系统的灵活性和稳定性。

研究人员还确定，通过调整熔盐的成分，可优化成本、温度范围和电化学性能。在不同电解质中的实验证实，在宽温度范围内具有一致的氧化还原活性和高电压。

此外，该实验表明，在高充放电速率下，库仑效率超过97%，循环稳定。各种熔盐系统的性能仍然很强，特别是鲁棒性和适应性。

开发钛基熔盐氧化还原液流型电池具有很大的优势，包括工作电压更高、库仑效率更高、充放电更快以及更低的成本。目前，该电池系统正在进行进一步的优化，如先进的电池堆设计、增强的热管理策略，以及对系统级性能指标的详细评估，包括电压效率、能效、电解液箱容量和实际体积能量密度等。