May 17, 2026

第一作者：郑凯&王浩 通讯作者：曹剑瑜 通讯单位：常州大学 DOI：10.1016/j.est.2026.122565 感谢常州大学曹剑瑜团队（第一作者：郑凯）校稿！ 成果简介   本研究引入了一种亚硝基乙烯连接的三分支紫精结构，实现了4电子转移过程，并达到1.28M的高水溶性，对应的理论容量为131.2Ah L⁻¹。电化学表征和密度泛函理论计算揭示了独特的3电子/1电子转移机制，通过使用特定辅助电解质可将其整合为单步4电子转移过程。此外，M-triVi的膜渗透性比MV低两个数量级。当与TEMPTMA在Et₄NCl支持电解质中配对使用时，0.05 M AORFB表现出129 mW cm⁻²的峰值功率密度、在50 mA cm⁻²下的循环容量为2.1 Ah L⁻¹，且在200次循环中容量衰减率仅为0.0109%/循环。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   由氧化还原活性N-杂环骨架组成的联吡啶盐（紫精）是水性和非水性有机氧化还原液流电池中研究最广泛的阳极电解液。早在2016年，甲基紫精（MV）是最简单的联吡啶盐之一，通过单电子转移过程将MV2+还原为其单阳离子自由基（MV+•），用于在pH中性的AORFBs中储存电能。然而，由于溶解度和粘度的限制，MV的容量不足（通常低于40Ah L−1，相当于约1.5 M的电子转移）。此外，相对较小的分子量导致高的膜渗透性。更重要的是，其还原形式MV+•在循环过程中容易发生二聚和歧化，从而影响长期稳定性。   图文解析 1.电子转移机制 图1.电子转移机制及溶解度   密度泛函理论计算显示M-triVi⁶⁺的LUMO能量（−3.912 eV）与其前两个单电子还原产物（M-triVi⁵⁺•自由基，能量−3.883 eV；M-triVi⁴⁺•自由基，能量−3.800 eV）极为接近。极小的能量差（分别为0.029 eV和0.083 eV）促进了第二、三个电子的快速获取，从而在3e⁻转移过程中仅观察到单一氧化还原峰。相反，第四电子转移前更大的能隙（0.186 eV）以及之后巨大的能隙（2.957 eV）证实了第四电子的获取是一个独立的单步过程。此外，由于具有三个或更多未配对电子的多自由基通常具有高反应活性，第三个还原产物（M-triVi³⁺•自由基）很可能发生歧化反应。因此：首先，M-triVi的三个联吡啶单元上发生同步单电子转移，表现为三电子转移过程；其次，一个联吡啶自由基单元上发生进一步的单电子转移。   此外，M-triVi在水中的溶解度高达1.28 M，理论充电容量为131.2 Ah L⁻¹（假设4电子转移）。即使仅考虑3电子转移，理论容量（102.9 Ah L⁻¹）仍优于M-bisVi（99.2 Ah L⁻¹）和MV（80.4 Ah L⁻¹）。 图2.电化学特性   在NaCl、NH₄Cl和Me₄NCl电解液中，M-triVi表现出的氧化峰强度远高于相应的还原信号，表明存在电化学不可逆性。相比之下，M-triVi在Et₄NCl和Me₃PhNCl电解液中均呈现可逆的氧化还原行为，阳极与阴极峰电流密度比值达到0.98，接近1。DPV结果进一步表明M-triVi在Me₃PhNCl中的四电子转移过程一步完成，可能源于Me₃PhNCl的苯基基团能够通过π-π堆积作用与M-triVi及其还原态物种（如M-triVi³⁺•和M-triVi²⁺•）中的联吡啶自由基阳离子基团相互作用，从而抑制中间体在电极表面的吸附。 图3 0.025M和0.05M M-triVi//TEMPTMA AORFBs的电池性能

第一作者：盖芃竹 通讯作者：黄康&徐至 通讯单位：南京工业大学 DOI：10.1002/anie.6160285 感谢南京工业大学黄康团队（第一作者：盖芃竹）校稿！ 成果简介   本研究针对NAFBs设计了一种高有机溶剂耐受性的咪唑接枝阴离子交换膜（AEM），实现了有机溶剂中的快速阴离子跳跃传导。该膜在DMF基电解质中展现出高达2.1mS cm⁻¹的超快离子电导率，远优于商用Celgard膜（仅为0.45 mS cm⁻¹）；同时，对2,1,3-苯并噻二唑正极电解质的渗透率仅为1.6×10⁻⁸ cm² s⁻¹，对10-甲基吩噻嗪负极电解质则为3.8×10⁻⁹ cm² s⁻¹。此外，该膜在强腐蚀性有机溶剂中表现出优异稳定性，以5 mA cm⁻²循环超过330次后，平均EE仍保持在66.1%以上，远超商用Celgard膜（仅70次循环且平均EE为48.8%）。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   作为液流电池中关键组件的膜，因在抑制活性物质交叉和促进快速载流子传输方面发挥的重要作用，已引起广泛的研究关注。然而，NAFBs膜的开发面临着重大挑战，主要是因为这些膜必须满足多种严格的标准，包括优异的耐有机溶剂性、有机溶剂中的高离子电导率和活性物种的低交叉。此外，非水电解质固有的缺陷进一步加剧了这些严苛的要求。迄今为止，Celgard和Fumasep等基于聚烯烃的商用膜已被广泛应用于非水系统。然而，商用膜通常存在离子选择性不足或在有机溶剂中严重溶胀的问题。因此，开发具有优异有机溶剂耐受性、极低活性组分渗透率及高离子电导率的膜材料，对于推动NAFB技术的发展至关重要。   图文解析 1.膜制备与特性 图1非水液流电池（NAFB）用高耐有机溶剂的咪唑鎓接枝交联聚苯并咪唑（PBI）膜的设计原理示意图   作者团队通过非溶剂诱导相分离（NIPS）法制备的膜随后用K₂S₂O₈进行交联，该处理通过缩短PBI链间距产生了“愈合”效应，从而获得具有卓越有机溶剂耐受性和优异渗透抑制性能的膜。 图2：不同烷基咪唑接枝交联PBI膜（K-19PBI-Im）的表征   作者团队采用α，α ′-二溴对二甲苯（DBX）作为接枝剂，将多种烷基咪唑鎓（Im）侧链（乙基咪唑鎓（EIm）、丁基咪唑鎓（BIm）和己基咪唑鎓（HIm））引入K-19PBI材料中。带有咪唑鎓侧链的膜（K-19PBI-Im）不仅完整保留了原有的分级孔结构，还展现出卓越的有机溶剂耐受性。此外，烷基咪唑鎓官能团显著提升了对电解质组分的吸附能力，从而实现了更快的离子传输速率。在所有K-19PBI-Im膜中，K-19PBI-Bim膜表现出最均衡的整体性能。   2.离子传输行为与电池性能 图3 K-19PBI-yBIm膜的表征   改性后，K-19PBI-yBIm膜的IEC从0.49提升至1.23meq g-1，对电解质的吸附能力、载流子传输速率和机械性能也得到显著改善。此外，接枝后的膜对活性物质的渗透性也极低。 图4非水性液流电池中膜的电池性能   与商用Celgard膜及未接枝膜相比，K-19PBI-yBIm系列展现出优异的NAFB性能，VE和EE均随接枝度的增加而提升。相对较低的CE和VE主要归因于氧化还原活性材料副反应产生的不可逆副产物引起的界面极化，而非膜本身的固有电阻。然而，更高的接枝度伴随电解质过度吸收导致的膜显著溶胀，从而降低了CE。尽管如此，K-19PBI-yBIm膜的溶胀率仍保持在适度可控范围内（<20%），有利于实际电堆压缩和规模化生产。   长循环测试显示在5mA cm⁻²下经过330次稳定循环后，其平均EE仍维持在约66.1%。同时，绝对放电容量始终高于200mAh/L且未出现快速衰减，远优于商用Celgard 2500膜，仅循环70次后即失效，平均EE仅为约48.8%，且容量迅速衰减。 图5咪唑鎓的机制性见解   作者团队通过测定TEA⁺和BF4⁻的转移数，实现了对阳离子和阴离子在离子传导中相对贡献的定量分析，结果表明K-19PBI-BIm膜的阴离子转移数（t⁻=0.9275–0.9942）较高。结果明确证实了BF4⁻在传导机制中的主导作用。分子动力学（MD）模拟显示接枝膜的咪唑鎓和BF4–之间的相互作用能显示出强烈的负值，并伴有明显的时间波动，揭示了库仑主导的吸引力，是BF4⁻在咪唑鎓侧链之间跳跃的基本力。此外，均方位移曲线显示扩散系数从(8.37±0.4)×10⁻⁷ cm²/s增至(10.69±0.96)×10⁻⁷ cm²/s。这种作为动态离子传导间隔基的协同作用加速了DMF基电解质中BF4⁻在咪唑鎓侧链间的跳跃转移，最终支撑了膜的优异性能。   核心结论   本研究展示了一种集成制备策略，通过协同结合NIPS、化学交联和咪唑鎓接枝技术成功构建了适用于NAFB的高有机溶剂耐受性AEMs。所得膜展现出卓越的综合性能：对活性物质的渗透性极低，在DMF基电解质中离子电导率高达2.14mS