October 29, 2026

第一作者：雷江鹏、吴雅婷 通讯作者：张绘、齐涛、谢杨洋 通讯单位：中国科学院赣江创新研究院 DOI：10.1016/j.cej.2026.183345 工作简介 氧化还原液流电池在运行过程中存在活性物种交叉渗透问题，传统石墨毡(GF)电极的亲水性和催化性能不理想，导致反应动力学减慢、极化增大。本研究首先通过混合电解液体系对铕–铈液流电池电解液进行优化，以缓解活性物质交叉扩散(Eu-Ce mRFB)。在50 mA cm-2电流密度下库仑效率（CE）达到97.59%，容量衰减率仅为0.30%。此外，通过电化学沉积铋合成了具有高催化活性的复合电极(Bi/GF)。Bi/GF-1.0电池在80 mA cm-2电流密度下表现出较高的能量效率，最大放电容量为143.9 mAh。在300次循环后仍保持83.2%的高能量效率和极低的单圈容量衰减率(0.20%/圈)。 感谢中科院赣江创新研究院张绘团队（第一作者：雷江鹏）供稿！ 本文所用 螺栓型液流单电池测试夹具（LSB-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》 【论文奖励】2026年8月液流电池论文奖励清单！ 【论文奖励】2026年7月液流电池论文奖励清单！ 【论文奖励】2026年5~6月液流电池论文奖励清单！ 【论文奖励】2026年4月液流电池论文奖励清单！ 【论文奖励】2026年3月液流电池论文奖励清单！ 【论文奖励】2026年2月液流电池论文奖励清单！ 研究背景 液流电池的电解液是储能和电荷转移的载体，在整个电池体系中占据着十分重要的地位。但目前市面上的液流电池多采用单一电解质体系，存在着活性物质溶解度有限，工作过程中易发生析氢、析氧副反应，导致性能下降等不利影响。此外，电解液在循环流动以及充放电过程中不可避免存在活性物质跨膜跃迁，这会引起严重的自放电现象，导致容量衰减速度加快。此外，液流电池的电极作为发生氧化还原反应的核心场所，是决定电池性能的关键构件。但当前多数液流电池采用的是碳基电极，如普通石墨毡等。这些常规电极存在亲水性弱、电催化活性不足、表面活性位点密度低、反应动力学迟缓等问题。 核心内容 1.采用混合电解液体系  图1.混合电解液的物化性质 在室温下对不同浓度铈铕混合电解质的电导率和粘度进行测量。综合考虑，认为0.45 M Eu/Ce混合电解质具有更高的电流密度和最小的粘度。峰电流值反映了电化学反应的速率和活性物质的浓度，峰电位差反映了电化学反应的可逆性和动力学特性。在混合活性物质状态下，铕离子和铈离子的氧化还原峰的峰电位差有所增大，氧化还原峰值电流略有降低。氧化还原峰电流密度的比例仍然接近1，变化很小，电解质仍表现出良好的氧化还原可逆性。在混合活性物质体系下，电解液的欧姆阻抗显著大于相同活性物质浓度的单一组分电解液。这是由于混合电解液粘度的较大，导致离子传输速率降低。而电荷转移阻抗变化较小，说明电解液中额外加入的物质不会对原本的电催化活性带来干扰。 图2.混合电解液的电池性能 电池进行充放电循环实验，Eu-Ce RFB和Eu-Ce mRFB平均CE分别为96.58%和97.59%，混合电解液体系的CE略有升高是由于正负极相同的电解液组分平衡了两侧的浓度差和渗透压，减少了电解液交叉污染。除此之外，CE升高还可能是由于电解液粘度的增加导致H+扩散速率降低，减少了HER副反应的发生。Eu-Ce RFB和Eu-Ce mRFB平均VE分别为93.91%和90.77%，这是由于混合电解液溶液流动阻力增加，离子传输速率降低，导致体系极化过电位的增加。Eu-Ce RFB和Eu-Ce mRFB平均EE分别为90.70%与88.58%，相差较小。Eu-Ce RFB在经过100圈循环后，由于正负极电解液中活性离子严重的的交叉污染，放电容量从初始的69.56 mAh衰减至13.6 mAh，单圈容量损失高达0.80%。反观Eu-Ce mRFB，初始放电容量为66.00 mAh，循环100圈后放电容量仍有45.98 mAh，单圈容量损失率仅0.30%。从Eu-Ce RFB和Eu-Ce mRFB在第1次、第50次和第100次循环的充放电曲线来看，Eu-Ce RFB的电极液正负极两侧的活性物质的种类不同，较大的浓度差驱动活性离子跨膜迁移到另一侧，即Ce离子向负极电解液迁移，Eu离子向正极电解液迁移。电解液中的活性物质浓度降低，电化学反应速率受到限制，从而导致极化的增大，容量降低。而Eu-Ce mRFB的电极液正负极两侧的活性物质的种类与浓度相同，平衡了两侧的浓度差，有效减缓了活性物质交叉扩散的趋势。观察0.45 M Eu-Ce RFB和0.45 M Eu-Ce mRFB在50 […]