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第一作者:贾潮洋
通讯作者:李先锋、鲁文静
通讯单位:中国科学院大连化学物理研究所
DOI:10.1093/nsr/nwag306
感谢大连化物所李先锋团队(第一作者:贾潮洋)校稿!工作简介非溶剂诱导相分离(NIPS)技术应用于聚合物多孔膜制备已逾60年,但多变量耦合导致其成孔机制仍不明确。传统理论将大孔洞(Macrovoids)、细胞状孔(Cellular...
第一作者:彭仕琦
通讯作者:贺高红
通讯单位:大连理工大学
DOI:10.1002/aenm.71164
感谢大连理工贺高红团队(第一作者:彭仕琦)校稿!工作简介本研究提出了一种通过刚性侧链将电荷引入亚纳米通道中部的策略,并开发出一种名为QPAEPi-3的膜材料,在保持水分子和离子高扩散系数的同时构建了连续的氢键网络。同时,作者团队还同步设计并研究了无侧链(QPAEPi-1)及含柔性侧链(QPAEPi-2)的膜材料。实验结果显示位于远离孔壁处的电荷虽会降低水分子吸附量,但能诱导形成更接近体相水的氢键网络,从而提升水分子和离子的自扩散系数。该膜材料实现了氯离子最高导电率(30°C时达42mS...
第一作者:詹成波
通讯作者:李先锋
通讯单位:大连化学物理研究所
DOI:10.1002/anie.4197481感谢大连化物所李先锋团队(第一作者:詹成波)校稿!工作简介本研究通过单晶X射线衍射(SCXRD)揭示了低温沉淀物的晶体结构为VSO₄·6H₂O,并结合原位变温拉曼光谱与密度泛函理论(DFT)计算阐明了其析出机制:该过程源于低温下HSO4⁻的去质子化作用增强(HSO4− +...
通讯作者:王晓龙
通讯单位:华能清洁研究院
DOI:10.1016/j.ensm.2026.105217工作简介本综述以失效机制为核心对多硫化物的氧化还原液流电池(PSRFBs)进行分析,将传统的材料聚焦视角转向系统完整性和可恢复性视角。作者团队首先审视长期储能(LDES)不断演变的市场和技术需求,随后系统剖析PSRFBs的四大主要失效模式:界面动力学限制、电解质不稳定性、交叉污染效应以及缺乏有效再平衡策略导致的容量失衡。针对每种失效模式,深入评估了电极、电催化剂、电解质和膜领域的最新进展。本文专门设立章节探讨电解质再平衡策略,并从材料与工程双维度对相应解决方案进行批判性评估。与对称系统(例如全钒液流电池)不同,PSRFBs可能需要更复杂的再平衡策略来应对不可逆的容量衰减。此领域虽尚未得到充分探索,却是实现商业化应用不可或缺的关键方向。本综述最后提出了未来研究方向:应优先考虑工程可扩展性和容量恢复能力,而非短期性能指标,旨在将PSRFBs从一项前景广阔的实验室级技术,转化为未来无碳电网中具有商业可行性的核心基础技术。
《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景当前大多数关于多硫化物基氧化还原液流电池的研究主要局限于实验室规模、以材料为核心的探索,例如传统电极改性、催化剂优化、电解质配方设计及隔膜开发。这些研究往往采用碎片化的评估框架,与工程级应用缺乏明确关联。更关键的是,现有文献倾向于孤立地处理每种材料挑战,忽视了在实际系统中这些局限性会协同作用导致系统级故障这一事实,而任何单一材料创新都无法单独解决这些问题。由正负极电解质失衡引发的容量衰减及其相应的再平衡策略仍缺乏充分研究;然而,正是决定PSRFB系统能否实现其理论预测的20000次循环寿命的关键失效模式。核心内容1.水基多硫化物氧化还原液流电池的应用图1.不同类型的卤素–多硫化物水系氧化还原液流电池
硫具有理论能量密度高(1672mAh g⁻¹)、溶解度好、资源储量丰富、成本低廉且可靠性高等优势。如今,多硫化物已与多种阴极电解质材料结合使用,主要包括溴/溴离子、碘离子/碘酸根、锂/锂离子、锌/四氢氧化锌以及亚铁/亚铁氰化物。
1.1.水基卤素–多硫化物氧化还原液流电池
多硫化物基阳极电解质与溴阴极电解质配对使用时具有高开路电压。在阴极充电过程中,Br⁻被氧化为Br2并以Br₃⁻复合物形式存在;放电过程则相反。然而,溴的毒性会污染环境,存在重大安全隐患。与Br2/Br⁻体系相比,I⁻/I₃⁻体系具有更低的挥发性、更高的溶解度以及更快且高度可逆的动力学过程。然而,Br2/Br⁻或I2/I₃⁻在电解质中以复杂形式存在,对电极上的氧化还原反应动力学并无益处。此外,需要使用高碱性电解质来稳定多硫化物,与卤素氧化还原电对在中性或弱酸性介质中的偏好直接冲突,它们的电化学动力学性能更优。
1.2.金属–多硫化物氧化还原液流电池
锂–多硫化物液流电池或锌–多硫化物液流电池属于混合固液体系。以锂–多硫化物液流电池为例,通常使用纯锂金属电极作为固态电极。该体系存在枝晶形成问题,也是锂金属电池面临的主要挑战。此外,由于锂与水之间的相互作用,锂–多硫化物液流电池始终基于有机溶剂,尤其是对于锂金属负极而言。对于水性锂–多硫化物液流电池,锂金属负极与水性氧化还原活性物种正极之间由玻璃陶瓷膜分隔。然而,锂/水体系的一个主要缺点是需要无裂纹的玻璃陶瓷膜,该材料成本高昂(LICGC...
通讯作者:荆延
通讯单位:新加坡国立大学
DOI:10.26434/chemrxiv.15001832/v成果简介本文报道了五种具有不同取代基或相同取代基在不同位置引入的吩嗪衍生物。五种分子中,T4PEPz在氧化态和还原态下均表现出优异的热稳定性,Pourbaix图谱结合原位红外光谱和pH监测进一步证实了可逆的双电子双质子转移机制。当与亚铁/高铁氰化物正极电解质配对时,电池在50%SOC下展现出1.24V的高开路电压;此外,基于0.6M...
第一作者:邓征坤
通讯作者:何忠义&郭雷
通讯单位:华东交通大学&铜仁学院
DOI: 10.1039/d6ta02451c
感谢论文第一作者邓征坤(华东交通大学与铜仁学院联合培养研究生)供稿!工作简介本研究针对中性锌锰液流电池中 Mn3+歧化、MnO2不可控沉积及正极界面反应可逆性不足等问题,提出采用乙酰脲(Ace)作为多功能正极添加剂的调控策略。Ace 分子中的羰基和氨基可与Mn2+发生强配位作用,重构锰离子溶剂化结构,调节电解液氢键网络,并优化正极/电解液界面化学环境,从而抑制不可逆“死锰”生成,促进 MnO2在碳毡表面的均匀、稳定和可逆沉积。结果表明,加入 0.1...
通讯作者:王珏
通讯单位:中南大学
DOI:10.1021/acs.iecr.6c00782工作简介本研究设计了一种采用聚吡咯辅助形成Co−Nx位点的Co-PPy/C作为碱性多硫化物/铁氰化物氧化还原液流电池(S−Fe...
第一作者:刘朝镇
通讯作者:郑梦莲
通讯单位:浙江大学
DOI:10.1016/j.cej.2026.177666
感谢浙江大学郑梦莲团队(第一作者:刘朝镇)校稿!工作简介本研究开发了一种功能梯度阳极,通过在电极厚度方向上耦合亲锌性与电子导电性,将锌沉积导向多孔主体区域。通过依次在商用碳毡上静电纺丝铜掺杂和氮掺杂碳纳米纤维,制备出多层复合纳米纤维网络:富铜层对锌具有强亲和力,可促进快速且空间分布均匀的成核;而富氮层则提供适度导电性及丰富的二次成核位点,有助于均质化界面场并抑制膜附近积聚。多物理场模拟与循环后显微镜观测证实该设计实现了从表面局域生长向体积填充的转变,并有效抑制了枝晶形成。在锌铁液流电池中,梯度电极使比容量较原始碳毡提升30%,且在80mA...
第一作者:宋满荣
通讯作者:赵天寿
通讯单位:南方科技大学
DOI:10.1016/j.ensm.2026.105253
感谢南方科技大学赵天寿院士团队(第一作者:宋满荣)校稿!工作简介本文报道了一种具有吸电子咪唑基团(N,N‘-二[(3-甲基咪唑基)乙基]-4,4’-[1,4-双(4-吡啶基)苯]二氯化物(DBPyImCl4))的稳定扩展型紫精基阳极电解液,适用于AORFBs。该阳极电解液的氧化还原电位低至–0.90V(相对于Ag/AgCl),渗透率仅为6.12×10-12 cm²s-1。以0.1M...