July 17, 2026

第一作者：罗坚&韩明君 通讯作者：李洁教授 通讯单位：中南大学 工作简介 近日，中南大学李洁教授团队在Energy Storage Materials发表研究论文，报道了一种基于结构稳健型多金属氧酸盐（Polyoxometalates, POMs）负极液的宽温域水系氧化还原液流电池体系。该研究选用具有稳定 Keggin 结构的 H3PW12O40（{PW12}）作为负极活性物种，提出了一种基于活性分子自身结构稳定性的设计思路。利用{PW12}多酸团簇稳定的金属–氧骨架，实现了无需额外添加剂调控条件下水系液流电池在 −10 ℃至70 ℃温度范围内的稳定运行。通过电化学测试、多尺度结构表征以及理论计算，研究系统分析了{PW12}负极液在不同温度和氧化还原状态下的电化学行为与结构演变特征，揭示了其宽温运行过程中保持结构稳定性的原因。基于该{PW12}负极液构建的液流电池在不同温度条件下均表现出良好的循环稳定性，为宽温域水系氧化还原液流电池体系的构建提供了新的材料选择。 相关成果以“Structurally Robust Polyoxometalate Negolytes for Aqueous Redox Flow Batteries Operating from −10 to 70 ℃”为题发表在Energy Storage Materials期刊上。 感谢中南大学李洁教授团队（第一作者：韩明君）供稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统（YTH-1） 由武汉之升新能源有限公司提供 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 全球向低碳能源体系转型的进程正在加速推动风能、太阳能等可再生能源大规模并入现代电力网络。然而，可再生能源固有的间歇性特点会导致电力输出产生较大波动，对电网稳定性和能源管理提出了挑战。因此，长时储能（Long-duration Energy Storage, LDES）技术对于缓解可再生能源波动、保障可再生能源电力可靠利用具有重要意义。值得注意的是，最丰富的可再生能源资源通常位于干旱和沙漠地区，而这些区域的光伏系统经常暴露于极端温度环境中。夏季白天的地表温度可能超过70 ℃，而冬季则可能降低至−30 ℃，昼夜温差可达到20~40 ℃。如此剧烈的温度波动对储能系统提出了严格要求，既需要体系在低温下保持快速离子传输能力，也需要其在高温下具备较高的化学稳定性。因此，开发能够在宽温度范围内稳定运行的储能体系，是实现可再生能源高效利用的重要技术问题。 除极端温度对电化学过程带来的影响外，为维持储能系统稳定运行，通常还需要额外的热管理设施，包括加热、冷却、保温以及温度控制系统等。这些辅助设备不仅增加了系统复杂性，同时会消耗额外能量，并提高整体运行成本。因此，开发具有本征宽温适应能力的电解液体系，不仅有助于提高系统运行可靠性，也有利于提升大规模储能系统的技术经济性能。 为了实现不同环境条件下的稳定储能，研究人员已经针对多种具有宽温适应能力的电化学储能体系开展了大量研究，包括锂离子电池、钠离子电池、水系锌离子电池以及氧化还原液流电池等。在这些技术路线中，水系氧化还原液流电池（Aqueous Redox Flow Batteries, ARFBs）由于具有较高安全性、较长循环寿命以及能量容量与功率容量相互独立的特点，被认为是适用于大规模固定式储能的重要候选体系。然而，温度变化对电解液体系的影响仍然是限制ARFB实际应用的重要因素之一。作为目前商业化程度较高的ARFB体系之一，全钒液流电池（Vanadium Redox Flow Battery, VRFB）仍受到活性物种温度依赖性稳定性的限制。低温条件下，V2+容易形成VSO4沉淀（低于10 ℃），而高温条件下，V5+则容易形成V2O5沉淀（高于40 ℃）。这些沉淀过程会导致活性物质损失并增加副反应，从而严重限制VRFB在温差较大或气候变化明显地区的应用。 目前，研究人员发展了多种添加剂策略以提高VRFB的温度适应性。例如，引入溴离子构建钒–溴双活性体系（V–Br RFB），通过调节钒物种的溶剂化结构，使其运行温度范围扩展至−10~50 ℃。此外，通过混合强酸体系（HCl和CF3SO3H）调控电解液溶剂化化学，也能够实现最高50 […]

第三届水系电池国际研讨会（香港），第三轮通知 会议简介       水系电池国际研讨会（International Aqueous Battery Conference, IABC）由赵东元院士与陈军院士共同发起创办，致力于打造聚焦安全、低成本与环境可持续能源储存技术的高水平国际学术交流平台。 自创办以来，大会汇聚全球顶尖科学家与产业界代表，已发展成为水系电池领域具有重要国际影响力的标志性学术会议。 首届大会于2024年在上海成功举办，第二届大会于2025年在天津顺利召开，均取得广泛国际关注与高度评价。 在前两届会议成功举办的基础上，第三届IABC将进一步拓展国际合作深度与学术影响力，聚焦水系电池领域的前沿科学问题与关键技术挑战，推动基础研究与产业应用的深度融合。 会议组织         最新进展       目前，本届大会已确认来自以下13个国家和地区的专家学者参会。 中国、美国、英国、德国、法国、加拿大、澳大利亚、新加坡、印度、韩国、挪威、瑞典、泰国等（持续更新中）。 大会将汇聚全球水系电池领域的顶尖科研力量与产业代表，进一步强化国际学术交流与合作。 同时，会议注册系统现已正式开放，诚邀相关领域专家学者、科研人员及研究生积极报名参会。 已确认参会名单如下（持续更新中）： 会议主题       会议将围绕水系电池领域的关键科学问题与前沿技术展开，主要包括但不限于： 水系碱金属离子电池 锌基电池 铝离子电池 液流电池 水系空气电池、水系碱性二次电池 新型电解液与界面调控机制 面向产业化的关键技术与系统集成 会议日程       会议地点：香港香港岛南区薄扶林数码港道100号 数码港三座 会议时间：2026年8月19日–21日；8月18日报到注册。 赞助邀请       大会为合作伙伴提供多层次展示平台，包括： 品牌展示 会场展位 官方宣传与媒体曝光 现场交流与合作对接

通讯作者：王庆 通讯单位：新加坡国立大学 DOI：10.26434/chemrxiv.15005145/v1 工作简介 本文报道了一种基于VFB运行过程中甲醇介导的催化再平衡的在线容量恢复策略。作为一种紧凑的化学电子载体，甲醇在完全氧化时每个分子可提供6个电子，具有较高的重量电子密度和较低的材料成本。作者团队将甲醇负载的Pt/C侧支流反应器与VFB电解质回路集成，以减少过量的VO2+并重新平衡电解质价态。光谱分析证实，在测试条件下实现了定量转化且未检测到残留的甲醇衍生有机物种。每当容量保持率降至约95%时，系统即触发在线恢复机制，并在连续运行30天期间多次将容量恢复至初始值的99%以上。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 在实际的VFB电池电堆中，容量衰减主要与两类电解液失衡相关。第一类是由于钒离子交叉迁移、水分渗透以及由此导致的正极电解液与负极电解液储罐之间体积或浓度偏移引起的物理失衡。由于两种电解液均含有钒化合物，此类失衡通常可通过电解液重新混合或采用自动监测系统进行液压再平衡来部分或完全纠正。第二类是因总钒含量平均价态变化引起的化学失衡。具体而言，由于负极电解液中V²⁺/V³⁺反应的氧化还原电位较低（-0.25V vs SHE），负极处的HER以及密封不严导致的氧气渗入均可使电解液平均价态升高，从而使过量的VO2+积聚于正极电解液中，导致SOC失衡进而引发容量衰减。与交叉迁移引起的失衡不同，氧化价态偏移无法通过简单混合两种电解液来纠正，因为会损失还原当量；需要通过法拉第过程向氧化态电解液提供电子和质子以恢复其容量。 核心内容 图1.选择甲醇作为高电子密度还原剂用于催化VFB容量回收 甲醇介导的催化再平衡可行性首先取决于：在VFB溶剂中的强酸性条件下，甲醇氧化是否在热力学上能够还原VO2+；以及该反应能否在合适的催化剂上以实际速率进行。VO2+/VO2+体系的较高电位（约高出1V）为甲醇氧化提供了强大的驱动力。在已报道的催化剂中，Pt/C催化剂能提供快速氧化反应所需的甲醇活化表面。在测试条件下，VO2+/VO2+体系的循环伏安曲线显示其表观氧化还原电位为1.04V（相对于标准氢电极），而甲醇在3M H2SO4中于Pt/C催化剂上的氧化反应起始电位低于0.60V（相对于标准氢电极）。由此产生的超过400mV的电位差为自发性VO2+介导的甲醇氧化提供了驱动力。然而与甲醇不同，乙二醇的完全氧化需要C–C键断裂，并可通过多个部分氧化中间体进行，在酸性催化条件下实现完全电子利用的动力学要求更高。 图2.甲醇介导的VO2+还原反应的光谱验证与实时监测 紫外–可见（UV-Vis）光谱法显示随着甲醇用量增加，与VO2+相关的特征吸收峰增强，表明VO2+逐步转化为VO2+。吸光度–用量关系进一步证明该转化过程符合预期的甲醇化学计量关系。根据六电子甲醇氧化反应计算得出的完全还原VO2+为VO₂⁺所需的理论甲醇量与实测光学响应值一致。同时，若电解液中残留甲醇或部分氧化有机物，则Pt/C侧支流化学再平衡过程的优势将受到削弱。 时间分辨光谱显示在Pt/C催化剂作用下，VO2+逐步还原为VO2+的过程呈现连续演变。然而，在动态转化过程中，单个波长处的吸光度并未随VO2+/VO2+的比例线性变化。非线性现象在钒复合物中是预期结果，因为VO2+、VO2+以及可能存在的混合价态或关联物种都会产生重叠的光谱特征。 校准后，归一化转化率随反应时间几乎呈线性增长，并在165分钟内达到理论甲醇限制转化率的约99.8%，表明在测试条件下引入的甲醇电子当量得到了高效利用。线性的转化率–时间关系进一步表明在此反应范围内，转化过程相对于VO2+/VO2+组成的体系呈现明显的零级反应特征，表明反应速率并非主要受瞬时VO2+浓度限制，而是主要由固定床反应器中可用的催化表面积及电解质与催化剂的接触程度所决定。 图3.使用甲醇介导的催化再平衡法对VFBs进行在线产能恢复 催化化学过程被转化为支流架构的全电池运行。该反应器并非接入主电化学电堆，而是连接至电解质储罐。这种配置使得甲醇可在副罐中加入，并在支流中发生VO2+还原反应；同时，二氧化碳被释放到电堆外部，而回收的电解液经过完全还原和催化处理后则返回主循环路。 该演示采用批次支流回收方案：当容量保持率降至约70%时，将所有已充电的电解液注入副罐，并在Pt/C副罐中根据容量损失量（VFB容量的30%）及每个甲醇分子可发生的6个电子转移反应。处理后的电解液在回收过程完成后重新回注至主电解液罐。处理后容量几乎恢复到其原始值，此过程重复了五次。实验结果表明该方法并非简单的单次化学校正措施，而是一个可循环应用的流程，每当运行过程中出现氧化失衡时均可采用。这种方案构成了长期且可重复的电池容量维护策略。容量恢复实验表明：通过根据更大程度的容量损失调整甲醇用量，甲醇介导的催化再平衡策略仍能有效恢复电池容量。结果充分证明该物质对特定工况具有高度适应性，并表明该再平衡工艺能够有效缓解不同程度的电解质失衡问题。 电压曲线清晰显示在性能衰减开始前，电池呈现预期的充放电曲线特征，表现为较高的可利用容量；随着容量损失的发生，放电曲线显著下降，表明部分电解液容量已无法被利用。通过实施甲醇介导的催化再平衡处理后，放电容量得以恢复，证实了该处理方案能有效重建可用的电解液平衡状态。进一步分析电压曲线可见极化值逐渐升高，此现象在长期使用过程中持续存在。这种极化值的渐进性增加更可能与电池老化过程相关，例如碳毡表面演变、润湿特性变化、电阻增大或膜/电极污染等因素所致，而非电解液价态失衡未解决所致。 1.5M VFB电池持续运行时同时使用了20mL正极电解液和负极电解液；当容量损失超过约5%时，系统会自动启动在线恢复程序：将1mL已充电的正极电解液支流至旁路反应器，经甲醇处理后重新注入电池组。整个过程电池持续进行循环放电，无需执行暂停–恢复–重启流程。实验表明，在完成10次在线恢复循环及连续运行30天后，电池容量保持率仍高于99%。相比之下，未实施恢复处理的对照电池则呈现持续容量下降趋势。 核心结论 本研究证明了甲醇介导的催化再平衡是一种在常温条件下有效的在线策略，可用于恢复因氧化价态漂移导致的VFB容量损失。该配置将甲醇添加、催化转化及二氧化碳释放与电池循环过程分离，为可控电解质再平衡提供了实用途径。光谱分析证实了甲醇添加量依赖性的VO2+向VO2+的转化，在测试条件下残留的甲醇衍生有机物种可忽略不计。运行中紫外–可见监测表明在165分钟内甲醇限制下的转化率可达99.8%，表观零级行为表明可通过催化剂负载量和反应器优化来加速恢复动力学。在全电池测试中，即使经历严重性能衰减后，电池容量仍能在45天的运行周期内通过五次循环反复恢复至约70%的容量水平。而且，在使用1.5M钒电解液时，经过连续30天不间断循环的十次在线恢复测试，电池容量始终能从初始值的约95%稳定回升至99%以上。结果证实甲醇介导的催化再平衡机制是钒液流电池电解质生命周期管理的一种极具前景的策略。