June 1, 2026

钒离子浓度和硫酸浓度的优化   图1给出了在钒离子摩尔浓度与硫酸摩尔浓度比例保持在1:2不变时，不同钒离子浓度电解液的电导率和黏度。可以看出，钒离子浓度与硫酸的浓度分别为1 mol/L和2 mol/L时，电导率最大为423 mS/cm。随着钒离子浓度的增加，电解液的电导率逐渐降低，且下降速率越来越快，而黏度则是显著增加，从1.6 mm2/s增加到5.7mm2/s。电解液的电导率与硫酸浓度成正比，而与钒离子浓度成反比，但钒离子和硫酸浓度同时增加时，溶液电导率下降。因此，钒离子浓度对电导率的影响要大于硫酸浓度对其的影响。但无论增加钒离子浓度还是硫酸浓度，电解液的黏度都会增加。                                                                                                 […]

第一作者：李辰 通讯作者：陈永平，高崴 通讯单位：东南大学 成果简介   锌碘液流电池（ZIFBs）实际应用面临两大瓶颈：阴极处不溶性固态碘的积聚和阳极处锌枝晶的生长。虽然富卤化物电解液可解决前者问题，但阳极稳定性仍是主要障碍。本研究，东南大学陈永平团队在富卤化物电解液中引入双功能添加剂硫酸氨基葡萄糖（GS），GS通过置换配位水重构Zn2+溶剂化结构以加速沉积动力学，同时优先吸附于阳极表面形成贫水层，有效抑制副反应并引导Zn2+沿Zn（002）晶面均匀定向沉积。经测试，采用零过量阳极锌片与电解液的ZIFB展现出卓越耐久性，在40 mA cm−2电流密度和30 mAh cm−2面容量下循环次数突破500次，累积电沉积容量达15 Ah cm−2，库仑效率接近99.6%，能量效率高达81.9%。   相关成果以“Enabling a Robust Long-Life Zinc-Iodine Flow Battery by Stabilizing the Zinc Anode in a Halide-Rich Electrolyte”为题发表在Small期刊上。 感谢东南大学陈永平团队 （第一作者：李辰）校稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统 （YTH-1/LSB-1/LSB-3） 由武汉之升新能源有限公司提供   研究背景   为解决锌碘液流电池（ZIFBs）阴极侧的挑战，人们已付出巨大努力。一种主要方法是开发功能性电极，其可利用高活性催化位点调控碘转化反应，或采用先进粘合剂固定碘物种以抑制穿梭效应。另一关键策略是利用富卤化物电解液（HREs）有效缓解阴极侧碘溶解度问题。然而，尽管针对阴极的这些进展，锌阳极的不稳定性仍是主要障碍，导致大多数ZIFBs的循环寿命不足300次。而且，由副反应和枝晶堆积引发的阳极问题，如局部pH偏移、电解液迁移及电流分布不均会严重影响阴极的反应动力学。阳极容量的持续衰减会将阴极推入过充状态，导致固态碘积聚和不稳定的高阶多碘化物反应，从而加速电池灾难性失效。为规避此问题，许多研究采用锌或电解液过量等不切实际的配置方案，但只是治标不治本。在稳定策略中，电解液工程是一种有效手段，但现有添加剂仍存在缺陷。例如，含盐水电解液因高粘度和成本问题而受限。金属离子添加剂可能干扰电化学过程。有机添加剂（如乙二醇）会降低电解液的导电性，导致电解液电阻增加，从而引发极化现象并降低电压效率（VE）。因此，现有添加剂普遍存在添加过量、极性不足、溶解性差或功能单一等问题，需要一种成本效益高、多功能的添加剂，且能在痕量水平下发挥作用。受硫酸氨基葡萄糖（GS）在生物医学领域中生理调节功能的启发，东南大学陈永平团队推测其丰富的亲水性羟基（-OH）和亲锌性氨基（-NH2）的独特组合，非常适合这一用途。这些丰富的GS基团预计会通过多点配位与Zn/Zn2+相互作用，并破坏天然的水网络，使得GS有别于具有单一类型官能团的添加剂。   本文，东南大学陈永平团队设计并实现了一种协同电解液策略，全面解决了ZIFBs中电极耦合的挑战。在通过HRE确保正极稳定性的基础上，引入微量GS作为双功能阳极调节剂。研究表明，GS通过重构Zn²⁺溶剂化结构加速沉积动力学，同时在阳极表面吸附并形成贫水层。这种工程界面引导出均匀且具有晶体取向的锌沉积，有效抑制了枝晶生长和副反应。该协同设计使零过量锌阳极配置的ZIFB在40 mA cm−2电流密度下保持卓越稳定性，循环寿命超过500次且持续运行时间超过一个月，面容量达30 mAh cm−2，平均库仑效率（CE）高达99.6%，累积电沉积容量（CPC）达15 Ah cm−2。本研究不仅为锌基电池提供了高效添加剂，更确立了整体电解液设计原则，为开发耐用且具有商业价值的ZIFB铺平道路，特别适用于对长循环寿命和低成本要求严苛的应用场景。   核心内容 1.协同电解液策略的设计   为解决ZIFBs中阴极化学反应与阳极稳定性协同挑战，研究者设计并实施了协同电解液策略（HRE/GS）（图1a)。该体系在正负极液中均采用HRE，并在阳极液中添加微量GS。与传统电解液（BE）的性能对比中，富卤化物组分的关键作用立即显现：BE系统表现出快速失效特性，仅能维持不到10次充放电循环且平均CE偏低。事后分析表明，这种失效源于阳极引发的不稳定性，阳极处严重的寄生反应不仅增加了阴极的荷电深度，还导致容量衰减。反过来又损害了阴极的反应动力学，最终引发灾难性的碘积累和通道堵塞。 图1.a)协同电解液策略示意图，其特点是在阴极液和阳极液中均采用HRE，并在阳极液中添加微量GS；b)未添加GS的锌沉积过程；c)添加GS后的锌沉积过程。 富卤化物组分为阴极提供了稳定的基底。通过引入富卤化物阴离子（Br−和Cl−）与生成的I2快速络合，有效抑制了固态碘的积聚。此外，HRE设计还能减少交叉污染，而高K+环境则明显提升了导电性能。虽然这种HRE结构确保了阴极稳定性，但锌阳极本身存在的固有缺陷仍未解决，阳极存在腐蚀、析氢等副反应，以及难以控制的枝晶生长问题（图1b)。为此，引入了GS添加剂作为双功能界面调节剂来应对这一根本性挑战（图1c)。GS的锌亲和力使其参与锌离子的溶剂化鞘层，减少水的配位，加速扩散动力学。此外，材料在锌表面的优先吸附作用会形成坚固的保护层。这种防护层不仅能有效抑制HER和界面活性水引发的腐蚀，还能促使锌沿（002）晶面定向沉积。同时，GS的高电子亲和性形成了快速电荷传输通道，促进电极表面电子均匀分布，从而避免局部高速率锌沉积现象。因此，在高电流密度下可明显抑制“尖端效应”。  

江苏大学徐谦教授 2024年液流电池重点研究成果总结 （感谢徐谦教授团队校稿） 作者简介   徐谦，江苏大学教授、博士生导师。近年来主要从事直接醇类燃料电池、非水系液流电池及电化学能源转换与存储的多尺度数值仿真方面的研究，开发了非水系电解液高效添加剂，提升了电池的能量密度；提出了多层多维梯度电极，提高了电池的功率密度与能量效率；开发了AI辅助的多尺度数值仿真模型，并实现了跨尺度界面的信息高效传递，提高了数值仿真效率与精确度。在能源动力及化工领域权威期刊Progress in Energy and Combustion Science、Chemical Engineering Journal、AIChE Journal、Renewable and Sustainable Energy Review、Applied Energy、Journal of Power Sources、Nanoscale等共发表SCI 收录论文150多篇，其中第一/通讯作者近100篇，论文最高影响因子36，共被SCI引用7000余次，H-index=39。申请发明专利30项，获授权14项，其中澳大利亚专利1项。独立撰写并出版英文学术专著1部（德国Lambert 出版社），主编国家级规划教材1部（机械工业出版社），参编教材1部。2016年入选江苏省 “六大人才高峰”人才计划，2020年、2022年获省厅级科技进步奖（均排名第一）。2021年~2024年连续入选斯坦福大学”World’s Top 2% Scientists”。2023年入选“江苏省科技副总”。担任国际期刊PROCESSES，Carbon Footprints编委会委员，是两个能源类专刊的客座主编/召集人(International Journal of Green Energy, Frontiers in Energy Research)，是多个国际国内期刊审稿人。现为中国化工学会会员，中国工程热物理学会会员，中国内燃机学会储能专委会委员，江苏省新能源汽车及零部件工程研究中心学术委员会主任。主持及完成国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金项目、江苏省自然科学基金项目及企业委托横向项目20项。本文总结了徐谦教授2024年度在液流电池领域的相关文章。   文献总结 1.一种在平面内/穿过平面方向的梯度电纺电极结构用于非水系铁钒液流电池 为了提高非水氧化还原液流电池(RFB)的性能，必须协同提高流动/传质效率和多孔电极中过电位分布的均匀性。本研究开发了静电纺丝技术，提出了一种新型多孔电极，并将其应用于深度共晶溶剂(DES)电解液基铁钒RFB。一方面，新的面内梯度设计改变了膜附近电极活性物质的分布，从而降低了极化损耗。另一方面，从流场侧到膜侧的电极孔隙率的增加实现了电荷转移和电解液流动阻力之间的平衡。实验结果表明，与石墨毡电极相比，在电流密度为10mA cm-2时，三维梯度电极的能量效率提高了74.2%。此外，数值模拟揭示了三维梯度多孔电极的反应传递行为。结果表明，提出的三维梯度设计可以提高过电位分布的均匀性，实现极化电阻的降低，从而有效地改善了DES电解液基铁钒RFB的性能。   2.基于分形流场改善非水系氧化还原液流电池性能的数值模拟与实验研究 （点击论文名称查看全文赏析） 非水系氧化还原液流电池（RFB）的流场设计决定了多孔电极内电解质的流动和活性物质的传质，对RFB的运行有重要影响。在本工作中，提出了一种分形的树状流场设计用于深共熔溶剂（DES）电解液基铁钒RFB。分形树状流场能增强电解液对流，优化石墨毡电极内部活性物质的浓度分布，从而提高电池的整体性能。采用有限元模拟方法，建立了单电池的三维数值模型，对比研究了分形流场和蛇形流场条件下DES电解液基钒铁RFB的稳态放电过程。此外，通过组装该RFB的单电池，建立全电池测试系统，研究对比不同分形维数的分形流场与蛇形流场下RFB的输出电压和功率。数值计算结果表明，与传统的蛇形流场相比，分形流场可以提高RFB的放电功率，降低泵送损失。这主要是由于分形流场有利于减少极化损耗的同时加强多孔电极内部的对流。此外，数值研究结果还表明分形维数越大，泵送损失越小，输出电压越高。实验结果表明，与蛇形流场相比，分形流场可以提高RFB的输出电压和最大放电功率。本研究为DES电解液基钒铁RFB的流场设计提供了一种优化方法，并有望应用于其他非水系RFB。   3.氧化还原液流电池的运行参数监测/估计、电池管理与控制系统综述 （点击论文名称查看全文赏析）   氧化还原液流电池的电池管理系统实时监测电解液的流速、电池温度等参数，并在工况变化时进行参数调整，保证电池安全、稳定、高效、经济的运行。本文针对氧化还原液流电池的建模、参数估计、电池管理系统、能量分配等方面，从单电池、电堆、电池组三个不同的维度开展了综述和评价。在液流电池的大规模应用中，控制系统的存在不仅可以调节电池的输出功率，还可以保证电池的可靠性和安全性。可以说，液流电池的控制系统是电池安全、稳定、高效运行的基本保证，是液流电池的大脑。目前，有许多学者对液流电池电堆的控制系统进行了研究，但缺少针对单电池、电堆、电池组这种由小到大、由简单到复杂的思路进行的综述。本团队对不同规模电池的控制方法进行了充分调研，按照上述思路进行了综述。 4.以更少的能耗实现更高的性能：非水氧化还原液流电池的间歇超声波介导操作模式   作为氧化还原液流电池的可持续电解质，深共晶溶剂（DES）备受关注。尽管基于DES的电解质具有巨大优势，但其高粘度特性对其传质产生了负面影响，限制了电流密度和功率密度。超声波效应已被证明是改善传质特性的有效策略。在深共晶溶剂（DES）电解质中加入超声波可增强氧化还原活性离子的流动性，从而加速铁（III）/铁（II）氧化还原对的反应动力学。这种增强作用使其适用于基于非水电解质的氧化还原液流电池。然而，在实际应用中，有必要考虑超声波对电池内部结构的损耗，以及电池组件材料和超声波能量消耗的损耗。此外，持续延长超声波作用时间不仅难以显著改善电池性能，而且不利于节能和经济性。在这里，间歇式超声波被用来克服质量转移问题并降低运行成本。在保持良好的电化学性能提升的同时，能耗值降低了约50%。通过基本特性分析，设想了脉冲超声场在每个半电池上的机制和可视化。最后，对使用DES电解质的Fe/VRFB进行间断超声波活化的可行性进行了论证，证明其行为与连续超声波操作类似。因此，就能源成本而言，间断超声波场是一种更有效的运行模式，可避免过热或材料腐蚀等其他不良影响。 5.使用算法通道生成和自适应网络模型的新型氧化还原液流电池流场设计及实验验证   流场在氧化还原液流电池（RFB）中对提高功率密度起着至关重要的作用。传统的流场设计通常采用计算成本高昂的CFD模拟，以及基于设计者主观性的枚举法和试错法，这些方法已成为流场设计的瓶颈。本研究采用一种新的研究范式进行钒氧化还原液流电池（VRFB）流场设计，即建立自适应三维等效网络模型，并采用自主开发的流道生成算法，通过比较和筛选获得最佳流场。首先，利用自主研发的流道生成算法生成了由18135个流场组成的流道库。其次，通过自适应等效网络模型研究了各种流场下的电解质流动、物种传输和电荷传输，由于消除了网格划分，计算成本较低。第三，采用压降和电压效率来评估不同流场，以便通过比较和筛选获得高性能流场结构。所获得的高性能流场已经制作完成，并通过全面的实验验证证实了其高性能。在100

通讯作者：阎高伟 通讯单位：太原理工大学 DOI：10.1016/j.jpowsour.2026.240297 成果简介   本文提出了一种基于时频特征融合与物理约束的荷电状态估算框架。该框架开发了时频特征提取模块，可将原始运行信号转换为时频特征并实现互补融合，从而提升模型的特征表征能力。电池内部状态变量被视为内生变量，而运行条件与外部扰动则被视为外生变量。引入差异化嵌入机制，分别对两类变量的动态贡献进行建模，缓解了变量异质性的问题。此外，研究还设计了分层物理约束条件，并纳入了电化学定律。实验结果表明模型具有高精度：平均绝对误差（MAE）低于1%，均方根误差（RMSE）低于1.1%。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   在各类RFB技术中，钒氧化还原液流电池（VRFB）具有显著优势：功率与容量解耦、循环寿命延长、扩展性卓越以及安全性优异，使其在长时储能和高频充放电应用领域极具竞争力，目前已成为应用最广泛且商业成熟度最高的系统。在VRFB系统中，荷电状态（SOC）是调控充放电控制、评估可用容量及保障整体运行安全的关键指标。然而，在动态运行条件下，电池电堆内部复杂的电化学反应导致可测量信号与SOC之间的映射关系呈现高度非线性和时变特性。因此，无论是基于简化物理模型还是纯数据驱动模型，均无法在广泛运行条件下实现高精度的SOC估算。为此，亟需开发一种高精度、高适应性的动态SOC估算模型，以确保VRFB的安全、经济且高效运行。 图文解析 1.不同模型的对比实验 图1.对比实验结果示意图   实验在四种不同运行条件下进行，所提模型在各项指标上均表现最优，平均RMSE仅为0.34%、MAE为0.24%、Max为1.50%、R²达99.96%，全面超越其他方法。在所比较的方法中，库仑计数法产生的误差最大。误差曲线清晰表明，估计误差会随时间持续累积，导致难以适应动态运行条件。相比之下，所提出的方法能有效防止由时间累积误差引起的漂移。与数据驱动的基准方法相比，所提出的方法在动态电流分布等剧烈扰动条件下仍能保持较低的误差水平。以动态电流工况为例，该方法的RMSE仅为0.35%，显著低于TCN-BiLSTM方法，相当于误差降低了约76.67%；同时MAE从1.22%降至0.27%，最大误差从3.13%降至1.28%，表明抑制快速电流变化引起的瞬态偏差的能力更强。总体而言，该方法在设计的实验场景中展现出明显的优势精度，并具有更出色的跨工况稳定性。   2.消融实验 表1消融实验的评估指标   消融研究结果显示所提出方法的完整模型能够更准确、稳定地估算SOC，进一步验证了该模型各组件的有效性及其在SOC估算中的准确性。消融研究对比了不同组件组合下的模型性能，验证了所提出框架中每个核心组件的有效性。包含完整组件集的第4组测试表现最佳；而缺乏频域特征的第1组测试性能指标较差，表明时频特征融合能有效捕捉动态运行条件下的关键信息；缺乏物理信息的第2组和第3组测试误差指标则有所上升，说明不同的物理特征不仅能提升模型的可解释性，还能确保输出结果的物理合理性。实验表明，三个组件的协同作用是实现模型高精度、高稳定性系统状态估计的关键。   3.噪声鲁棒性实验 图2.噪声实验的估计结果及误差图   注入两种噪声后，所有模型的预测轨迹均在不同程度上偏离真实SOC。相比之下，所提出的方法始终与真实SOC轨迹高度吻合，尤其是在充放电峰值和转折点附近，误差增长最为微弱。误差曲线进一步表明该方法在整个时间域内实现了最小的绝对误差值，且在引入高频扰动后未观察到持续的误差上升，展现出更强的瞬态噪声抑制能力。结合箱线图分析可以明显看出，所提出的方法具有最低的中位数误差、最窄的四分位距以及最少的异常值，表明该方法不仅实现了更小的平均误差，还呈现出波动更小、分布更集中的误差特征，从而验证了所提模型在随机测量误差和复杂现场噪声条件下的鲁棒性。   4.初始值实验 图3.初始实验   初始SOC分别设为0.70、0.50和0.30，并在两种不同的运行条件下进行了验证。可以看出，所提出的算法即使在初始SOC存在较大偏差的情况下，仍能保持精确的SOC估计精度，同时具备快速收敛能力和对不同初始SOC值的强适应性，表明该方法对初始条件误差具有较低敏感性，主要原因有两点：首先，该模型并非仅依赖初始SOC值的传播信息，而是利用电流、电压、OCV、温度和流量等外部变量构建多源特征表示。在每个时间点，系统都能获取足够的可测量信息来修正状态，从而防止初始偏差随时间持续累积；其次，层次化的物理约束条件引导SOC更新遵循物理上合理的演化趋势，从而提升了算法对初始状态扰动的收敛性和稳定性。   5.随机电流实验 图4.随机电流实验的估算结果及误差图   在基础CNN模型中，局部卷积无法捕捉随机电流分布的全局波动，导致估计值反复出现超调现象。BPNN模型通过梯度下降法更新权重，容易陷入局部最优；此外，由于缺乏基于物理原理的约束机制，在快速电流变化时其泛化能力急剧下降，并伴随明显的振荡现象。TCN–BiLSTM模型的表现优于前两种模型；然而，在缺乏物理定律约束的情况下，模型会在极值附近发生剧烈变化，从而产生较大的误差。   所提出的模型展现出对复杂且高度动态运行条件的强大适应能力。其核心优势在于时间-频率特征与基于物理约束的协同整合：频域特征提取能够同时捕捉随机电流分布中的高频瞬态信号和低频趋势，有效避免了纯时域方法固有的高频信息丢失问题；而基于物理约束的输出模块通过强制满足电荷守恒定律，修正了随机电流下的积分漂移效应，确保即使在从未见过的随机场景下，估算结果仍符合VRFB的电化学原理。结果表明该架构更适用于实际频率调节工况，充分证明了其在工程应用中的可行性。   核心结论   本研究提出了一种整合时频特征与分层物理约束的SOC估算框架。该框架包含一个时频特征提取模块，可提供更全面的特征表征；同时引入了物理特征增强模块和物理约束输出模块，以增强并规范融合后的特征。通过这一设计，即使在复杂运行场景下也能实现高精度、高鲁棒性的SOC估算。所提出方法的有效性已通过一系列实验得到验证。与传统的库仑计数方法相比，该方法将最大误差降低了20%。在不同运行条件下，所提模型的最大误差始终低于3%，R²保持在0.99以上。而且，在两项高频动态实验中，模型在存在测量噪声和电流波形快速变化的情况下，仍保持了优异的估计精度和鲁棒性。此外，在模式转换过程中未观察到任何物理上不合理的估计结果。