November 13, 2026

第一作者：王梦琳 通讯作者：李春丽 通讯单位：内蒙古工业大学 DOI：10.1016/j.jpowsour.2026.241882 工作简介 全钒液流电池负极反应动力学缓慢、电极表面亲水性不足及复合材料界面结合不充分等问题，限制了电池的高倍率性能和长期运行稳定性。本研究采用原位生长法，将聚多巴胺（PDA）引入Co-Nd-MOF/GO复合体系，成功构筑无粘结剂Co-Nd-MOF/GO-PDA@CF复合电极。通过多种结构表征与电化学测试，证实PDA能够改善MOF颗粒分散状态及组分间界面结合，构建多级孔结构，使复合材料比表面积提高至115.950 m²/g；同时，电极表面水接触角降至0°，电荷转移电阻降低至0.313 Ω。在此基础上，实现了电极活性位点暴露、界面电荷传输及电解液浸润性能的协同优化。所制备的复合电极在170 mA/cm²下能量效率达到81.7%，在140 mA/cm²下连续循环350次后平均能量效率仍保持在85.73%，衰减率仅为0.97%。该研究为PDA界面调控与多组分复合结构协同改性碳毡电极提供了新的设计思路，对高性能全钒液流电池电极材料的开发具有一定参考价值。 感谢内蒙古工业大学李春丽团队（第一作者：王梦琳）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》 【论文奖励】2026年9月液流电池论文奖励清单！ 【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 随着可再生能源的快速发展，太阳能、风能等间歇性能源的大规模并网对长时储能技术提出了更高要求。全钒液流电池（VRFBs）因具有循环稳定性好、安全性高及适用于大规模储能等优势，成为具有应用前景的储能技术之一。然而，电池实际运行过程中，电极反应动力学与电解液传质能力不足仍是限制其性能提升的重要因素，尤其是负极V²⁺/V³⁺氧化还原反应动力学相对缓慢，容易引起较大的电化学极化。传统碳毡电极虽然具有良好的导电性和三维多孔结构，但其表面活性位点有限、亲水性不足，难以充分发挥电极的催化及传质能力。金属有机框架（MOFs）具有较高的比表面积、丰富的表面官能团及多级孔结构，但其本征导电性较低，部分材料还存在循环过程中的结构稳定性不足等问题。针对上述问题，研究人员通过引入钴元素及氧化石墨烯（GO），构建Co-Nd-MOF/GO复合材料，以改善材料的电化学活性和电子传输能力。然而，该复合体系仍存在与碳毡基底界面结合不足、材料分散不均及活性位点利用率有限等问题，影响电极的长期运行性能。因此，如何通过界面调控改善复合材料的分散状态、结合强度及电极表面润湿性，实现催化活性与界面传质性能的协同提升，成为进一步优化MOF基全钒液流电池负极材料亟待解决的问题。 核心内容 1. Co-Nd-MOF/GO-PDA复合电极的构筑 研究采用原位生长法制备Co-Nd-MOF/GO-PDA复合材料，并将其直接负载于碳毡（CF）表面，构筑无粘结剂复合电极。通过调节PDA含量，确定20 wt%为优化添加比例。制备过程中，首先利用多巴胺（DA）与Co²⁺、Nd³⁺进行预配位，随后通过水热反应（140 ℃、12 h）实现MOF结构生长及多巴胺自聚合，形成PDA修饰的多元复合结构。SEM结果显示，Co-Nd-MOF以纳米棒状结构分布于GO片层之间，PDA修饰后，复合材料分散更加均匀，颗粒团聚现象得到改善。同时，复合材料能够较均匀地负载于碳毡纤维表面，形成相对连续的功能层。EDS元素面扫描进一步证实了C、N、Co和Nd元素的存在。 图1. (a–b) Co-Nd- MOF /GO的SEM图像；(c–d) Co-Nd- MOF /GO-PDA的SEM图像；(e–f) Co-Nd- MOF /GO@CF的SEM图像；(g) Co-Nd- MOF /GO-PDA@CF的SEM图像及EDS元素分布图   2. 多元复合结构及界面作用分析 图2. Co-Nd-MOF/GO-PDA 的 XPS 谱图：(a) 全谱，(b) 高分辨率 C 1s 谱，(c) 高分辨率 O 1s 谱，(d) 高分辨率 N 1s 谱，(e) 高分辨率 Nd 3d 谱，(f) 高分辨率 Co 2p 谱 图3. […]