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通讯单位：埃因霍温理工大学 DOI：10.26434/chemrxiv-2025-bm036工作简介本文介绍了一种原位中子成像方法（结合了偏振模式与透射模式），可同时追踪铁的镀/剥离过程及析氢现象。本研究发现膜附近存在优先铁沉积区域，表明电流密度分布并不均匀。研究发现pH对反应选择性和循环性能起着关键作用：较低的pH会导致铁沉积难以形成。通过采用不同流动场几何结构进行的实验表明，反应选择性与空间分布均受电解质流动模式的显著影响。《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景向可再生能源经济转型需要具备成本效益且可规模化部署的储能技术，需能够在全球范围内推广应用。全铁氧化还原液流电池（AIRFBs）已崭露头角，成为一种极具潜力的候选方案，AIRFBs兼具RFB系统的模块化优势与铁化学特性：储量丰富、成本低廉、环境友好以及固有的安全性。然而，性能仍受到以下因素的制约：铁的沉积/剥离反应动力学过程较为迟缓、与HER的竞争，以及电化学反应器内的传质损失。上述挑战亦存在于其他电化学系统中，例如锂离子和锌金属电池中的金属沉积、钒基RFBs中的寄生气体析出，以及水电解槽中的气泡管理。改进这些系统需要对多相反应现象有更深入的理解。在AIRFBs中，控制多孔电极内的铁沉积可提升容量、延长循环寿命并防止孔道堵塞。然而，将电池级指标与反应器内局部的材料转化过程相结合，仍是一个根本性挑战。核心内容1.铁磁性铁的选择性成像图1.α-铁与氧化铁样品的极化中子响应 首先评估了该方法的检测能力，并将中子响应与多种铁物种（α-Fe、Fe3O4、α-FeOOH、γ-FeOOH及γ-Fe₂O₃）的含量进行关联分析。为此，制备了含α-Fe粉末（束流中铁厚度为20–190μm，对应0.2–2...

第一作者：何新华 徐洲 通讯作者：宰建陶 通讯单位：上海交通大学 DOI：10.1002/aenm.71374 感谢上海交通大学宰建陶团队（第一作者：何新华）校稿！工作简介本文提出一种基于d电子互补性的轨道调控分步催化策略，通过构建NiS/MnS异质结构实现高效的多硫化物转化。得益于Ni（3d⁸）与Mn（3d⁵）的独特电子构型，Ni位点可提供强电子供体能力以加速短链多硫化物的还原反应，而Mn位点则能形成有利于长链多硫化物吸附与活化的空间分布电子态。而且，Ni─S─Mn构型的形成建立了硫介导的界面耦合路径，实现了定向电荷再分配及催化功能的空间分离。理论计算表明该体系中轨道杂化效应增强且费米能级附近的电子密度增加，从而促进快速电荷转移与强多硫化物吸附。当应用于多硫化物液流电池时，NiS/MnS电极表现出更高的能量效率、更优的功率密度以及卓越的循环稳定性。《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景全球能源需求的持续攀升与对化石燃料依赖所带来的环境影响，共同加剧了对可持续替代方案的探索，其中太阳能和风能等可再生能源已占据核心地位。然而，这些技术的间歇性特性会威胁电网稳定性，从而迫切需要大规模且成本效益高的储能解决方案。水系氧化还原液流电池（ARFBs）提供了一种极具吸引力的替代方案，其兼具模块化可扩展性、固有的安全性以及实现长时储能的潜力，对于将可再生能源整合至电力基础设施中至关重要。在众多系统中，基于多硫化物的水系氧化还原液流电池（例如S-Fe、S-I型）因低成本以及得益于多电子硫氧化还原化学反应而具备的高理论容量，已成为大规模储能领域的理想候选方案。然而，它们的实际性能仍然受到多硫化物转化动力学缓慢和中间物种积累的严重限制，导致EE低和容量衰减。核心内容图1.a)NiMnS/AHGF的制备过程示意图；(b，c)NiMn-LDH的SEM图像及(d)TEM图像；(e)NiMnS的SEM图像；(f)TEM图像；(g)高分辨率TEM图像；(h)NiMnS的HAADF-STEM图像及其元素分布图 本研究采用层状双氢氧化物（LDH）衍生策略来构建NiMnS异质结构。硫化后，前体很容易转化为具有增强导电性和大量暴露活性位点的分级多孔双金属硫化物，从而为多硫化物吸附和催化转化提供了有利的平台。SEM和TEM图像显示NiMn-LDH纳米片具有多孔层状结构；与前驱体NiMn-LDH相比，经硫化处理后的NiMnS仍保持其多孔纳米片结构。 HRTEM图像可清晰观察到两组不同的晶格条纹。其中一组晶格条纹对应于MnS的(200)晶面，其晶面间距为0.262nm；另一组晶格条纹（间距为0.294nm）则归属于NiS的(101)晶面。纳米尺度下NiMnS中这两组具有不同晶面间距的晶格条纹之间的相互连接，证明了该材料存在异质结构。此外，EDS元素分布图显示Ni、Mn和S元素均呈均匀分布且高度相关，表明该材料为均质复合物。图2.(a)NiMnS的PXRD谱图；(b)NiS、MnS及NiMnS的XPS谱图；(c...

第一作者：潘律名，穆永彪 通讯作者：曾林，魏磊，赵天寿 通讯单位：南方科技大学 DOI：10.1016/j.pmatsci.2026.101787 感谢南方科技大学赵天寿院士团队（魏磊老师）校稿！工作简介本综述旨在通过探讨杂原子功能化碳基材料的最新进展及其对提升RFBs电化学性能的显著影响，以解决长期存在的分歧。文中评估了多种基底材料，涵盖传统碳毡、纸张、织物，以及新兴的静电纺丝纤维和生物质衍生纤维等；同时，系统讨论了其处理方法，包括热处理、化学处理及电化学处理等技术；重点阐述了氧、氮及多元素掺杂的作用，并对未来单原子与双原子催化剂的发展进行了展望。《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景选择最优电极材料对于实现液流电池（RFBs）的卓越性能至关重要。电极材料需具备高电导率、大比表面积、强机械强度，以及在电解液中优异的稳定性与电催化活性。先进的电极设计是降低液流电池整体成本的关键所在。液流电池的主要成本往往源于金属电解液和电堆，后者由耐久的离子交换膜及石墨碳等相对昂贵的材料构成。降低成本的有效途径之一便是用更经济的有机氧化还原电对替代昂贵的金属电解液；此外，降低电堆的成本对于构建基于特定氧化还原电对的更具成本效益的系统而言尤为关键。需要明确的是，电池电堆的初始投资与电池单元性能密切相关，包括在工作电压范围内所呈现的功率密度与电流密度。此类性能受电极影响显著，电极不仅会通过欧姆损耗导致系统极化，还会通过活化极化与浓差极化引发极化现象。因此，开发能够有效缩小电池电堆尺寸并相应降低相关成本的高性能电极，可视为降低液流电池整体成本的直接且高效的策略，电极技术的进步对于提升此类储能系统的经济可行性具有基础性意义。核心内容1.用于水系RFBs的碳材料分类图1.水系RFB系统中不同类型的碳电极：CF、CP、CC及ECF 各类碳材料，如碳（石墨）毡（CFs、GFs）、碳纸（CPs）、碳布（CCs）及静电纺丝碳纤维（ECFs）均被应用于不同类型的水系RFBs中，如图1所示。尽管含碳材料的组成相似，但制备工艺与性能特性存在显著差异。制备过程始于将聚合物前驱体通过干法纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝转化为纤维，纤维构成了所有碳电极的结构基础。随后，制造业分为三条主要路线：CC和CF利用既定的纺织工业技术，长丝在通过织造（CC具有不同的经纱和纬纱）或针织（CF产生松散的三维网络）加工成织物之前，先进行纺纱和加捻。相比之下，CPs遵循独特的制备工艺：首先对纤维进行碳化处理，随后将其切断并与树脂混合，最后经过压合、干燥及高温石墨化处理，从而获得致密且各向同性的结构。而ECFs则占据着独特的技术定位，通过电纺丝技术，在高压电场作用下将前驱体溶液纺成超细纤维，并直接收集成型。尽管这些材料的成型方法存在显著差异，但所有材料最终均需经过严格的碳化与石墨化处理，以达到所需的电化学性能。除上述工业级制备工艺外，新兴策略如生物质衍生碳化法（例如利用木材）和非溶剂诱导相分离法（NIPS）也展现出良好的应用前景，不过当前高性能研究仍主要集中于碳纳米管（CCs）、碳纤维（CFs）及碳纤维（CPs）的精细化改性领域。这些在制备工艺上存在的根本差异直接决定了材料内部的纤维拓扑结构，进而调控着孔径分布与传质特性。图2.不同电极的孔隙率与传质特性对比 制备工艺的差异会导致不同电极材料具有不同的孔隙分布及传质特性。虽然CF和CP通常表现出非织造无规纤维形态，但CC具有规则的编织结构。对比CP与CC的孔径分布特征，CP呈现出最窄的分布曲线，孔径最小，主要集中在10μm附近（图2a）；而CC则因编织结构特性呈现更宽泛的分布范围（图2b），结构包含纤维束内的微孔以及纤维束之间的大孔（可达40–50μm）。这些结构差异在机械压缩条件下依然存在：当压缩比（CR）从0%增至50%时（图4c–e），三种材料的孔径均显著减小；CF（图2c）与CP（图2d）在整个压缩过程中仍保持相对均匀的孔径分布，归因于其随机取向的纤维网络结构；此外，CP初始孔径小于CF的现象源于其制造过程中的压延工艺；相反，CC在所有压缩阶段均始终保留经纱与纬纱交点处显著的大孔结构（图2e）。如图2f所示，不同电极的孔隙率随CR增大而降低，但下降趋势各异：CC与CF呈现“先缓后急”的下降规律，可归因于其相对松散且具有弹性的结构能在低压力下提供机械支撑，直至纤维骨架在较高载荷下发生坍塌。具体而言，当CC的CR值超过20%时，其渗透率会迅速下降，表明纱线连接处的电解液通道发生过度形变，从而消除了织物结构固有的流体传输优势；相比之下，CP的孔隙率则随CR的增加而近乎线性降低，反映了致密、纸状结构所呈现的各向同性压缩响应特性。孔隙率的持续降低会导致渗透率下降及泵送损耗增大。除传质过程外，CR的变化还会通过改变电极内部的接触条件而显著影响电化学性能。如EIS测试结果所示（图2g），所有电极的欧姆电阻均随CR的增加而降低，是由于纤维间以及电极与集流体之间的接触得到了改善所致。图3.PEMFCs中的气体扩散层与水系RFBs中的多孔电极的对比 CFs广泛应用于商业化RFB系统；而其他碳材料则主要源自PEMFCs，旨在为单个电池实现高功率密度。然而，如图3所示，这些碳材料在水性RFB与PEMFCs中的作用存在根本差异：在PEMFCs中，碳材料可促进气体传递并支撑发生电化学反应的薄膜催化剂层，因此被称为“气体扩散层”；相比之下，在水性RFB中，碳材料被液态电解液充分浸润，并作为氧化还原反应的发生位点，称为“液相扩散层”。 此外，PEMFCs与RFBs中的传质机制存在根本性差异，源于二者所采用的气态与液态工作流体。在PEMFCs中，反应物传输主要由气体对流及通过多孔介质的扩散主导，并与多相现象紧密耦合；相比之下，水基RFB则依赖于对流流动以及电解液填充的多孔电极内溶解氧化还原物种的液相扩散。因此，PEMFCs中的浓差极化现象与气体可及性及水分管理密切相关，而RFBs中的浓差极化则主要受电解液分布、物种扩散以及多孔电极内的下肋对流所支配。电池性能由其结构与物理化学性质共同决定。此外，表面特性如官能团数量、石墨化程度及亲水性会显著影响氧化还原对的动力学行为。另外，研究人员常将丰富的纳米级碳材料引入这些电极中，以增强其氧化还原活性。碳材料的表面通常经过有意或不可避免的改性，引入多种官能团，从而深刻影响氧化还原对的吸附与解吸过程，进而决定其催化活性。 1.1碳（石墨）毡 碳（石墨）毡由直径范围从数微米至数十微米的碳纤维构成，是RFB中最广泛使用的电极材料。前驱体主要分为两类：聚丙烯腈（PAN）和人造丝。前驱体的碳化温度对其物理化学性质具有显著影响。CF与GF之间的主要区别在于碳化温度：CF由经相对较低碳化温度处理的碳纤维组成（PAN基纤维为1200°C，人造丝基纤维为1600°C），其产物主要呈现非晶相；而GF则由经较高碳化温度处理的碳纤维组成（PAN基纤维为2000°C，人造丝基纤维为2200°C）。在更高处理温度下，碳的基面会逐渐沿纤维轴方向取向，因此，与CF相比，GF通常具有更高的石墨化程度和更低的氮含量。由此可见，不同类别碳毡的物理化学性质存在显著差异，导致经过相似表面处理后，其电化学活性与化学稳定性亦会出现差异。 前驱体材料的选择与石墨化程度对液流电池中氧化还原电对的反应动力学具有关键影响。Zhang等观察到两种GF之间的显著差异，发现粘胶纤维衍生的毡通常呈现纤维束状结构，而PAN衍生的毡则显示出细小的表面沟槽，有助于PAN基GF获得更高的比表面积。Zhong等全面探讨了两种前驱体对GF物理化学性质的影响，发现粘胶基GF在后续处理过程中易被氧化，形成C=O键；而PAN基GF则更具抗氧化性，能形成C-O键。粘胶毡中更强的氧相互作用可归因于其微晶结构。在另一项研究中，Chang等考察了不同CF作为VRFB电极时的电学、力学及形貌特性。他们的研究表明由夹紧力控制的压缩比是平衡总界面接触阻力和液体传输阻力的关键参数。总体而言PAN基毡的导电性优于人造丝基毡。Schweiss等人指出无论采用何种前驱体（PAN或人造丝），原始的碳基或石墨基毡往往存在润湿性不足的问题，给促进快速反应带来了挑战。为解决此问题，需通过调控石墨化过程及进行氮掺杂，以显著提升润湿性与电化学性能。 1.2碳纸 近年来，提升单个电芯性能已成为一种普遍趋势，提高电芯效率可减小电堆尺寸，从而降低双极板、隔膜及电极等重复性组件的成本。在此背景下，由碳纤维构成的CP正日益被用作RFB的电极材料。相较于碳毡，碳纸具有更薄、更致密的结构特性，将作为RFB电极可显著降低电导率、接触电阻及离子电阻，进而降低电池内部电阻。然而，碳纸本身硬度高且脆性大，压缩性极低，使得大多数RFB需采用流过式运行模式。在该模式下，石墨化流场可提供机械支撑，使碳纸能够实现紧密组装而不会损伤其结构。这种配置下的流场能有效将电解液分布至整个活性区域，从而降低电极处的质量传递阻力。 CPs的优良特性使得RFBs能够以紧密的构型组装，类似于燃料电池中的膜–电极–组件结构，也被Mench团队称为“零间隙结构”。研究发现，该结构的内部电阻仅为0.5Ω...

第一作者：杨灿 通讯作者：赵天寿 通讯单位：南方科技大学 DOI：10.1016/j.apenergy.2026.128528 感谢南方科技大学赵天寿院士团队校稿！工作简介针对钒–氧液流燃料电池（VOFC），本研究开发了一个经针对性实验验证支持的数值模型，用以阐明极化损耗的成因并确定电池性能优化策略。基于该数值模拟结果的指导，研究人员将铋纳米颗粒电沉积于电极纤维上，提升了阳极反应动力学，并将阳极损耗降低了近83%。经过优化设计后，电池实现了213mW...

第一作者：肖思思，李爱民，叶文静，袁祥东 通讯作者：彭桑珊&何清&余桂华 通讯单位：湖南大学 DOI：10.1016/j.chempr.2026.103155 感谢湖南大学何清/彭桑珊团队（第一作者：肖思思）校稿！工作简介本研究通过采用灯笼形共价有机笼（超蕃）作为分子定制通道构筑模块，成功开发出超蕃膜。该设计实现了创纪录的组合性能：超低面电阻（0.1Ω...

第一作者：丁世湘 通讯作者：赵东元&晁栋梁 通讯单位：复旦大学 DOI：10.1016/j.joule.2026.102422工作简介本研究确定锡(II)自歧化生成惰性Sn(OH)62-和死态Sn⁰是主要降解机制，并提出采用羟基桥破坏（HBD）电解质以稳定Sn/Sn(OH)3–。该HBD策略可将羟基桥连接的Sn(OH)3–（Sn–(μ-OH)–Sn）解聚为稳定的Sn(OH)3–单体，从而提高歧化反应的能量势垒。扫描电化学显微镜分析和分子动力学模拟进一步证实了均匀成核及逐层沉积过程。最终，锡阳极实现了99.8%的高CE及超过1400次循环寿命；无枝晶和死态锡的存在下，新型Sn//Fe液流电池展现出409.6mW...

通讯作者：王昕宇 通讯单位：大连海事大学 DOI：10.1016/j.carbon.2026.121889  工作简介本研究开发了一种基于路易斯酸碱相互作用构建的磺化聚醚醚酮/聚酰亚胺（SPEEK/PI）复合膜。SPEEK分子中的–SO3–基团与PI分子中的–N=位点之间的特异性相互作用，在聚合物基质中形成了额外的交联点。交联结构有效抑制了膜的溶胀现象，并显著提升了机械稳定性。因此，该复合膜通过大幅阻碍[Fe(CN)₆]4–等活性物质的渗透，展现出优异的离子选择性。在应用至AZIFB电池时，SPEEK/PI复合膜显著提升了电化学性能：在80mA...

第一作者：张亚通&耿泽豪 通讯作者：纪柚安 通讯单位：河北科技大学 DOI：10.1016/j.electacta.2026.149506工作简介本研究系统比较了柠檬酸、乳酸和传统草酸作为还原剂，在常温下将五氧化二钒还原为VO2+的作用效果。柠檬酸表现出优异性能：在0.6:1摩尔比条件下转化率达99%，显著优于乳酸（59%）和草酸（50%）。所得电解液具有理想的理化性质，电导率为323.5mS...

第一作者：蒋溢 通讯作者：赵天寿 讲席教授（南方科技大学） 通讯单位：南方科技大学 DOI:10.20517/energymater.2026.90 感谢南方科技大学赵天寿院士团队（第一作者：蒋溢）供稿！工作简介锌基液流电池（ZFBs）因其高安全性、低成本和高能量密度，被视为一种有前景的储能技术。然而，在充电过程中，锌金属容易在负极上不均匀沉积，从而形成不良的枝晶。这些枝晶的生长可能穿透隔膜，导致内部短路，最终引发电池失效。本文阐述了锌枝晶形成的机制，并总结了其对电池性能和稳定性的不利影响。随后，文章回顾了目前的研究中，抑制枝晶生长的主要策略，包括电解液优化以及电极和隔膜的改性。最后，本文展望了未来针对ZFBs枝晶抑制策略的发展前景。图1.二维平面上的枝晶生长 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景锌基液流电池（ZFBs），尤其是锌–溴和锌–铁液流电池，因其低成本和高能量密度而受到广泛关注。其更高的能量密度减少了电解质体积和系统占地面积，使其在分布式、用户侧及住宅储能应用中具有吸引力。锌基电解质的可回收性进一步支持了其在可持续储能应用中的潜力。尽管存在这些优势，锌枝晶的形成严重限制了ZFBs的实际应用。在充电过程中，锌离子在锌阳极上的不均匀传输、成核和沉积可能产生凸起的沉积物，进而逐渐发展为枝晶。这些枝晶可能穿透隔膜，引发内部短路，最终导致电池失效。此外，枝晶化会增加锌的电化学活性表面积，加剧副反应氢气析出，从而降低库仑效率，加速容量衰减，缩短系统使用寿命。为此，研究人员已提出多尺度抑制枝晶的框架，涵盖电解质调控、阳极改性以及隔膜设计。然而，目前提出的抑制机制、适用的工作条件以及性能评估标准仍存在较大差异。这些差异阻碍了所报告策略之间的直接比较，并使技术上和经济上可行的工程解决方案的识别变得更加复杂。因此，亟需对主要抑制策略的优缺点进行批判性比较，并提出更具可重复性和可比性的评估框架。核心内容1.枝晶形成的机制和有害后果 在ZFB的充电过程中，负极三维导电基底上的Zn²⁺被还原为金属锌。微米级表面粗糙度、残留氧化物以及暴露的碳纤维尖端会几何上增强局部电场，从而产生明显的尖端效应。在高电流密度下，电极表面附近Zn²⁺的快速耗尽会导致浓度极化，使沉积过程从动力学控制转变为混合型电化学–质量传输控制。由此产生的过电位增加会呈指数级加速晶核生成速率，有利于瞬时晶核形成，并促进锌在晶核生成势垒较低的表面凸起处沉积。随后，锌原子沿六方密堆积锌的<>晶向以择优生长的方式沉积，同时受到局部pH升高和电场梯度的持续驱动，朝膜方向移动。最终，逐渐形成直径约50–200纳米、长度数微米的针状或松树状枝状结构[图2]。图2.非缺陷三维碳毡（CF）上锌的聚集及其后续不均匀生长的示意图 锌枝晶的形成和持续生长会对电池性能和安全性造成严重影响。一旦枝晶穿透隔膜并与正极电解液中的溴或铁络合物直接接触，便可能发生内部短路，导致电池电压骤降，库仑效率接近零。此外，枝晶断裂会产生悬浮在电解液中的“死锌”颗粒，降低锌的利用率并增加容量损失。同时，枝晶生长会逐步破坏负极基底表面的平整性，使后续锌沉积变得越来越不规则。 因此，由于枝晶的生长，系统的循环寿命可能会急剧下降，而维护成本也可能显著增加，从而严重阻碍ZFBs在储能领域的大规模商业化应用。   2.枝晶抑制策略 为了抑制枝晶生长并提高ZFBs的能量效率，研究人员开发了多种针对不同电池组件的策略。目前的主要方法包括电解液调控、电极改性以及隔膜优化等。这些策略能够提升能量效率，并为未来的研究提供宝贵的方向。 （1）电解液调控 电解液在ZFB中作为离子传导介质，同时提供电池运行所需的活性物质。大量先前的研究表明，调控电解液是抑制枝晶生长的有效策略。通过调节电解液的性质，可控制电化学反应环境，从而抑制枝晶的形成。该方法通常包括引入功能性添加剂或直接改性电解液成分。已报道的电解液改性策略包括添加亲水性溶剂、使用磷酸盐，以及开发液态金属电解液。 ①亲水增溶剂 亲水增溶剂是电解质添加剂，在醋酸锌电解质中具有很好的效果。醋酸锌成本低廉且对环境友好，但其水溶性差限制了实际应用。为解决这一问题，可采用由醋酸钾、尿素和乙酰胺按摩尔比10:10:8组成的亲水增溶剂，用亲水官能团取代疏水的溶剂层，从而将醋酸锌转化为亲水配位结构。此外，亲水增溶剂引入的额外醋酸根离子可部分替代锌离子周围原始溶剂层中的水分子，使配位方式从双齿型转变为单齿型，显著提高醋酸锌浓度，从1.6...