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第一作者：李嘉怡 通讯作者：巫茂春 通讯单位：香港理工大学 DOI：10.1016/j.est.2026.122402 感谢香港理工大学巫茂春团队（第一作者：李嘉怡）校稿！ 成果简介   本研究系统性地探究了锌溴液流电池（ZBFB）在宽温度范围内的温度依赖性行为。结果表明：在80 mA cm-2下，工作温度由30 ℃ 提高至70 ℃ 时，电压效率（VE）由 76.6% 提升至 83.7%，但库仑效率（CE）由 99.3% 降至 95.3%。此外，ZBFB 在 50 ℃ 下展现出最佳的循环稳定性，可实现超过1000次循环。归因于快速的多溴化物/溴化物反应动力学及均匀的锌沉积。原位光学监测与表征表明：当温度低于50 ℃时，多溴化物油相混合不充分及膜侧局部锌积聚会导致循环寿命缩短；而温度高于50 ℃时，溴络合减弱、锌沉积粗糙并伴随副反应增强，从而加速自放电和容量衰减。本研究从机制层面揭示了温度如何同时影响反应动力学、油水两相流动行为、锌沉积及副反应过程，进而影响电池整体性能。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   温度对液流电池性能的影响早已受到关注，但在ZBFB中，正极伴随多溴化物油相的生成与溶解，负极则发生锌的沉积与剥离，两者都对温度变化高度敏感。一方面，温度会改变 Br2/Br⁻ 反应动力学，以及多溴化物油相液滴的粘度、界面张力和和密度，影响其形成、迁移及溶解过程，进而影响正极油水两相流动和自放电；另一方面，温度会调控锌的成核与生长，从而影响锌沉积的形貌与分布。已有研究表明，较低温度通常有利于形成更致密的锌沉积，而过高温度则会加剧枝晶生长和锌腐蚀，缩短锌基液流电池的循环寿命。然而，工作温度究竟如何影响ZBFB的基础电化学过程及整体性能，仍缺乏系统认识。 图文解析 1.电池性能的温度依赖性 图1.ZBFB的变温倍率性能   在30-70 °C范围内，随着温度升高，电池在各测试电流密度下的VE均有所提升，其中70 ℃ 时VE最高，说明升温显著增强了电池反应动力学并降低了极化。同时，CE却由99.3%降至95.3%，表明高温在提升反应速率的同时，也增强了溴跨膜迁移和副反应。 图2.不同温度下的面容量及循环性能   不同温度下的充放电曲线表明，随温度升高，充放电平台间的电压差逐渐缩小。在较低面容量下，充电平台较为平稳；但当面容量增至40 mAh cm-2时，充电末端电压快速升高，表明浓差极化明显增强。当进一步尝试在50 mAh cm-2下运行时，电压达到截止值2.5 V，充电被迫终止。这是因为充电过程中锌优先沉积在靠近隔膜的一侧，随着沉积持续进行，孔隙逐渐被填充，传质阻力增大并最终阻塞传输路径。该现象在所有测试温度下均存在，说明升温并不能提高ZBFB的最大可运行面容量。 循环测试表明，循环寿命大小规律为：50 ℃ > 60 ℃ > 70 ℃ > 40 ℃ > 30 ℃。在30 ℃和40 ℃下，CE波动更明显，这是因为充电过程中生成的溴与溴络合剂（BCA）形成较致密的多溴化物油相，由于油相与水溶液混合不充分，使得部分多溴化物在放电时不能及时、充分地还原回溴离子，造成CE偏低；残余多溴化物又可能在后续循环中参与反应，从而导致CE波动。持续的CE波动会进一步加剧锌沉积/剥离的不均匀性，并缩短循环寿命。升高温度能够缓解这种波动，原因在于络合作用减弱后，多溴化物与水相的混合得到改善。因此，在中等温度区间内，循环稳定性随温度升高而增强，且在50 ℃时达到最佳，可实现1000次以上循环。若温度继续升高至60-70 ℃，则由于析氢反应（HER）等副反应增强、锌沉积形貌改变以及自放电加剧，循环寿命反而缩短。此外，尽管在循环过程的初始阶段，较高温度会导致更高的VE，但其衰减速率在较高温度下会加快。

第一作者：耿立珊 通讯作者：麦立强&孟甲申 通讯单位：武汉理工大学 DOI：10.1021/acsenergylett.6c00406 感谢武汉理工大学麦立强团队（第一作者：耿立珊）校稿！ 成果简介   本综述全面总结了锌卤素液流电池（ZHFBs）电解液化学领域的最新进展，重点涵盖五个关键方面：电解液组成、溶剂化结构、锌沉积电化学、卤素反应行为及pH效应。文章系统分析了影响活性离子（Zn²⁺和卤化物）反应动力学的优化机制、调控锌沉积的电位与界面反应，以及卤素物种的氧化还原路径。此外，本文还探讨了当前面临的挑战，并提出了ZHFBs电解液开发的未来研究方向。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   ZHFBs的实际应用受到诸多关键挑战的严重阻碍，例如锌枝晶的形成和多卤化物穿梭现象，两者均与电解液化学特性密切相关。过去几十年间，大量研究致力于解决这些问题，凸显出亟需对有效的优化策略进行全面而深入的理解。然而，现有的关于锌基电池的综述通常提供广泛的概述，涵盖电极材料的改进、电解液和隔膜的优化，或多种电池系统，包括Zn−Br电池、Zn−I电池、Zn−空气电池以及锌离子电池。仍然明显缺乏的是对ZHFB特有的电解液化学进行系统和专门的分析，特别是在阐明电解液成分、溶剂化结构、界面电化学行为之间的复杂相互作用及其对电池性能的集体影响方面。 图文解析 1.锌卤素液流电池中的电解液问题   ZHFBs的实际应用受到循环寿命有限、CE低以及稳定性差等问题的制约，根本原因在于传统水基电解液的固有特性，而非单纯的工程难题。电解液的化学性质（包括其组成、溶剂化结构以及热力学和动力学特性）决定了电化学性能，也是这些失效模式的主要根源。 图1.ZHFBs在传统电解液中的应用挑战 1.1锌电镀/剥离故障的电解液原因分析   Zn²⁺/Zn的还原电位（−0.76V vs SHE）接近水和质子的还原电位，使得HER成为不可避免的寄生副反应。HER不仅消耗电荷，降低锌电镀/剥离的CE，还会局部升高pH。pH的升高促进了电极表面氢氧化锌和氧化钝化层的形成与沉淀。此外，即使没有外加电流，沉积的锌层也会通过反应（Zn+2H⁺→Zn²⁺+H₂）持续发生化学腐蚀，导致ZHFBs自放电。   锌电镀的形貌由离子传输和界面反应动力学决定。在传统的水性电解液中，Zn²⁺以六水合络合物[Zn-（H2O）₆]²⁺的形式存在。[Zn（H2O）₆]²⁺的去溶剂化过程会形成能量势垒，导致非均匀成核和尖端效应，从而促进枝晶生长。这种现象在高面容量下尤为显著。随着锌沉积厚度的增加，界面对Zn²⁺的需求超过了离子从本体电解液中扩散的速率，从而引发严重的浓差极化。当沉积过程转为扩散控制时，由于扩散距离缩短，突起区域的离子通量增强，从而在循环中加速局部枝晶生长，表明电解液化学是锌电极不稳定性的根本原因。 1.2卤素转化失败的电解液原因分析   卤素转化反应的失败主要归因于四个由电解液主导的挑战。首先，穿梭效应源于可溶性元素卤素（X2）和多卤化物（X3）−在隔膜中的扩散，导致沉积锌发生寄生氧化并快速自放电（Zn+X2→Zn2++2X−；Zn+X3−→Zn2++3X−）。这种交叉现象由这些物质的渗透性决定，而渗透性受络合剂效能及电解液物理性质的影响。其次，I−/I2/I3−卤素氧化还原对所固有的电子转移和相变会导致反应动力学缓慢和高极化现象。反应速率受电解液因素控制，包括局部卤化物浓度、卤素间键合强度及质量传输。第三，生成卤素（尤其是溴和氯气）的挥发性和高腐蚀性会导致活性材料损失，并带来显著的安全与组件劣化风险。最后，卤素物种的反应路径和稳定性高度依赖pH值。例如，在碱性介质中，元素溴可歧化为溴化物和次卤酸盐，导致不可逆的容量损失。 1.3电解液的固有局限性   除了特定电极反应外，ZHFBs的整体性能从根本上受限于传统水性电解液的固有局限性。两个普遍且与系统无关的挑战是：狭窄的电化学稳定性窗口（ESW）以及有限的液相温度范围。工作电压被限制在水的热力学ESW之内，对不同电对施加了严格的约束。体系的工作电压均达到或超过此实际极限，在充电过程中会在正极引发OER。OER会与卤素氧化反应竞争，降低CE、消耗活性材料，并引发有害的电解液变化，从而威胁长期稳定性。因此，电压上限不仅代表了能量密度的限制，更是长期运行稳定性的根本障碍。   枝晶形成、析氢、卤素穿梭、腐蚀以及pH敏感性等挑战在静态和ZHFBs中普遍存在，因为这些现象源于Zn²⁺/Zn及卤素化学的固有特性。然而，由于独特的流动架构，这些挑战的表现形式及缓解要求存在显著差异。连续电解液循环以及功率与能量的解耦提出了不同的要求：液流电池需要严格均一的反应环境，因为任何沉淀物或凝胶都会堵塞电极、流动通道和泵；它们还需要主动的、系统级的pH管理（而非局部界面缓冲）；对材料兼容性要求更宽泛（因腐蚀性电解液会接触泵、管路、密封件和储罐）；以及需要针对数千次循环而非数百次循环的长期循环稳定性。这些差异表明ZHFBs的电解液设计必须超越静态电池策略，将化学功能特性与流体动力学兼容性、动态过程控制及多组分系统集成相结合，以实现实用且可扩展的应用。   2.电解液设计策略   为克服ZHFBs的基本挑战，先进的电解液设计策略已成为关键解决方案。主要侧重于分子层面的设计，以精确调控块体电解液的特性，包括溶剂化结构、锌界面反应、卤素氧化还原反应行为以及pH环境。关键在于，四个方面并非相互独立：Zn²⁺的溶剂化结构直接决定了其界面传输和HER活性，从而调控锌界面反应，进而影响局部pH；反之，pH强烈影响卤素的形态分布和反应路径，而卤离子本身也可能参与Zn²⁺的溶剂化过程，且卤离子的溶剂化结构同样会影响卤素反应的动力学。 2.1电解液组成   电解液调节的基础步骤是对核心成分的合理选择，包括对活性溶质、辅助盐类及功能性添加剂的审慎挑选（图2）。成分的选择直接决定了溶剂化结构、反应行为及pH值。 图2.ZHFBs的电解液组成 2.1.1活性溶质   活性溶质是电解液的核心，为能量存储提供电活性物质。对于阳极电解液而言，首要要求是Zn2+的来源；而对于阴极电解液，活性物质则是卤素离子（X⁻）。锌卤化物盐（例如ZnBr2、ZnCl2）是最常用的选择，可同时作为锌阳极电解液和卤素阴极电解液的来源。此外，先进的配置方案可采用具有不同活性溶质的独立阳极电解液和阴极电解液，以分别优化各电极的反应。例如，硫酸锌被选作阳极电解液的活性溶质，而KI、碘化铵或溴化钾则作为阴极电解液的活性溶质，其中硫酸锌已在静态锌离子电池中得到广泛研究，而K+或NH4+可影响多碘化物的溶解度及电化学双电层的形成。此外，在碱性电解液中，锌源可以复合阴离子形式存在，如Zn(OH)42-或Zn(P2O7)26-，会显著改变沉积机制，尤其是锌沉积电位。   活性溶质的浓度是ZHFBs的关键参数。提高活性溶质浓度会增加载流子数量，从而提升电池容量。然而，当浓度超过某个临界点时，由于离子-离子及离子-溶剂相互作用增强，会导致电解液粘度升高，会降低电解液的离子电导率。此外，高浓度电解液（尤其是“盐水溶液”电解液）会降低水活度，但同时也可能加速腐蚀；当浓度接近饱和极限时，运行过程中还存在盐结晶的风险。 2.1.2辅助盐类   支撑盐由电化学惰性的阳离子和阴离子组成，例如氯化钾、氯化钠、氯化铵、CH3COONH4和CH3COONa。主要功能是通过增加电荷载流子的总浓度来提高离子导电性。尤其在高浓度卤化锌溶液中，支撑离子可提供替代的导电路径，以减轻由粘稠卤化锌基质引起的导电性损失。然而，会导致支撑离子浓度过高并增加溶液粘度。   除了影响整体传输特性外，支撑盐还能调节界面电化学反应及离子-溶剂相互作用。支撑盐中的阳离子种类通过界面效应显著影响锌沉积的形貌。例如，NH4+表现出独特行为，会优先吸附在锌沉积层上。这种吸附会产生一个阳离子屏蔽层，使界面电场均匀化，促进横向锌生长并抑制枝晶形成。此外，在支撑盐的碱金属阳离子中，促进锌均匀沉积的效果遵循K+>Na+>Li+的趋势，与其水合半径和吸附能密切相关。水合能力最弱的K+能轻易接近电极界面，在双电层中形成致密结构并使电场均匀化，有助于实现均匀成核和致密的锌沉积；而水合程度较高的Li+则会形成弥散层，促进枝晶生长。阴离子组分（通常为Cl⁻）在调节Zn2+的溶剂化结构方面发挥着互补作用：Cl–可置换水分子进入Zn2+的初级溶剂化层，形成接触离子对，从而降低电极界面的水活度并提高析氢的过电位。此外，溶剂化结构的改变还会影响Zn2+的脱水动力学，进而调控其成核行为。 2.1.3电解液添加剂   作为功能性组分，添加剂能够选择性地影响界面反应、溶剂化结构及质量传输，从而高效地解决枝晶形成和卤素穿梭两种核心失效模式。在阴极电解液中，络合剂主要被添加用于抑制卤素穿梭现象，络合剂可分为四类：季铵盐、咪唑鎓盐、吡啶鎓盐和亲核试剂。常见的季铵盐包括MEP（N-甲基-N-乙基吡咯烷溴化物）和TPABr（四丙基溴化铵）；典型的咪唑鎓盐是EMImBr（1-乙基-3-甲基咪唑鎓溴化物）；而常见的吡啶鎓盐则是EPYBr（1-乙基吡啶鎓溴化物）。所有络合剂均能通过静电相互作用与多卤化物阴离子结合，随后因疏水相互作用形成致密且不溶于水的液相，它们的络合能力与其分子结构密切相关。亲核试剂通常会将平衡反应（X⁻+X₂⇌X₃⁻）向反应物方向移动，从而抑制穿梭现象，尤其适用于Zn⁻/I⁻电池。Cl⁻、Br⁻、SCN⁻和PVA可分别与I₂结合，形成I₂Cl⁻、I₂Br⁻、I₂SCN⁻和I₂-PVA液相或凝胶络合物，从而抑制I₃⁻穿梭的形成。在阳极电解液中，添加剂旨在通过修饰电极-电解液界面来实现均匀的锌沉积，根据官能团可分为以下五类：（i）羧基（-COOH）。乳糖酸和戊二酸等分子会强烈吸附在锌沉积层上，从而增加成核位点数量并形成更细粒度的沉积物。此外，它们还能与本体电解液中的Zn²⁺发生弱配位作用，微妙地改变溶剂化结构；(ii)羟基（−OH）。乙二醇等添加剂可通过与水分子形成氢键破坏水网络，从而提高HER的过电位；(iii)NH2/−CONH₂。这些基团可吸附在锌表面并参与Zn²⁺的溶剂化壳层，从而改变沉积动力学；(IV)−SO₂⁻/−SO⁻。3,3′-联吡啶磺酸盐和二甲基亚砜（DMSO）等化合物是高效的水分子调节剂。强极性使其能有效与水分子竞争Zn²⁺周围的配位位点，形成贫水的内部溶剂化壳层以抑制HER；(V)金属离子/阳离子。无机添加剂可通过优先沉积或吸附发挥作用。例如，Pb²⁺和Sn²⁺具有较高的HER过电位，相较于Zn²⁺沉积会优先沉积，形成保护层。   3.溶剂化结构设计   基于特定的电解液组成，溶剂化结构设计是将整体性能转化为所需界面行为的关键第一步。溶剂化结构决定了离子传输动力学、界面稳定性以及副反应等关键过程。合理设计溶剂化结构可显著提升ZHFBs的循环寿命、EE和容量。 3.1溶剂化结构的形成机制   电解液中中心离子的溶剂化结构是一个分层结构，主要由一级溶剂化层（内层球壳）和二级溶剂化层（外层球壳）组成。该溶剂化结构的形成是通过分子间力的复杂相互作用实现的。最基础的作用力包括配位键（路易斯酸碱相互作用）、氢键以及偶极-偶极相互作用。这些作用力的相对强度及其协同效应共同决定了溶剂化结构的最终空间排列、稳定性及动态特性。   配位键是形成初级溶剂化壳层的主要且最强的相互作用，直接影响去溶剂化能垒。这种相互作用本质上是一种路易斯酸碱反应：Zn²⁺作为电子对受体（路易斯酸），而溶剂分子或阴离子则作为电子对供体（路易斯碱）（图3a）。Zn²⁺-溶剂配位强度主要受供体数（DN）和溶剂极化率的影响。供体数是路易斯碱性的定量指标，反映了溶剂向中心Zn²⁺提供电子对的能力。与水等较弱供体相比，具有高DN值的溶剂（如二甲基亚砜）能与Zn²⁺形成更强、更稳定的配位键。同时，通过电子云畸变难易度量化的极化率会影响键的共价特性：高极化率溶剂能与Zn²⁺更有效地发生轨道重叠，从而增强相互作用。对于Zn²⁺与阴离子间的配位强度，阴离子的电荷越高、半径越小，其电荷密度越大，静电吸引力就越强（例如：SO₄²⁻>Ac⁻>NO3–>Cl⁻>BF4–>ClO₄⁻>CF₃SO₃⁻>ClOTFSI−）。然而，对于半径较大的阴离子，必须考虑其极化率，即电子云发生畸变的难易程度。高极化率的阴离子会引发额外的极化相互作用或电荷转移，从而增强整体配位强度。主要溶剂化层内的强配位相互作用可增强结构稳定性；同时也会提高去溶剂化能垒。   HBs主导着二级溶剂化层及扩展的溶剂网络。氢键通常形成于溶剂分子之间以及溶剂与阴离子之间，影响离子的迁移率及电解液的整体粘度。更为关键的是，氢键也可存在于一级溶剂化层与外部溶剂分子之间，介导溶剂分子间的交换。氢键具有部分共价特性，其本质是氢原子（作为氢键供体D）与另一个带有孤对电子的高电负性原子（氢键受体A）之间产生的静电吸引作用。氢键的通用表示为D−H···A（图3b）。氢键的强度通常强于范德华力，但弱于配位键；其强度取决于D−H键的极性及氢键受体A的电子密度。此外，较短的H···A距离也会增强氢键作用，当D−H···A角接近180°时，由于轨道重叠与静电作用达到最佳状态，氢键强度达到最大。溶剂之间或溶剂与离子之间的强氢键可限制溶剂的活性，或稳定溶剂化离子。 图3.溶剂化结构设计   偶极-偶极相互作用对于极性非质子溶剂对离子的溶剂化过程以及溶剂化结构的整体稳定性至关重要。这些相互作用本质上是具有永久偶极矩的分子之间产生的普遍静电作用力（图3c）。极性溶剂分子本身具有永久偶极矩；当离子引入时，离子产生的电场会对溶剂分子的偶极矩施加扭矩，使其重新定向，使相反电荷朝向离子排列。该相互作用的强度与参与作用的偶极矩之积成正比，与它们之间距离的立方成反比，其强度弱于配位作用和氢键。极性溶剂与离子之间的强偶极-偶极相互作用可促进盐的解离，从而削弱阳离子与阴离子之间的相互作用，进而提高游离离子的浓度。   不同离子配对构型，溶剂分离离子对（SSIP）、接触离子对（CIP）和离子聚集体（AGGs）的形成，由阳离子-溶剂、阳离子-阴离子以及溶剂-溶剂之间的竞争性平衡所决定（图3d）。在SSIP中，离子被至少一个溶剂层完全溶剂化和分离，其中强烈的阳离子-溶剂配位有效地屏蔽了直接的库仑引力。当阴离子直接与阳离子配位并进入其初级溶剂化层时，即形成CIP（阴离子-阳离子配位结构）。此过程发生在离子对之间的路易斯酸-碱相互作用与库仑吸引力共同克服了被置换溶剂分子的结合能时。这种阴离子对溶剂的取代作用会进一步发展为AGG（阴离子-阳离子桥接结构），其中阴离子桥接多个阳离子，形成以强离子-离子相互作用为主导的簇状结构。 3.2.Zn2+的溶剂化结构

第一作者：杨奉存&张云飞 通讯作者：季云龙 通讯单位：国科大杭州高等研究院 DOI：10.1016/j.cclet.2026.112857 感谢国科大杭高院季云龙团队（第一作者：杨奉存）校稿！ 成果简介   本文报道了烷氧基取代吩嗪衍生物（OSPs），该衍生物可克服多方面技术挑战，并应用于高容量、高稳定性的水系有机氧化还原液流电池（AORFBs）中。作者团队通过简便的双分子亲核取代反应，合成具有不同烷氧基的单取代、二取代和三取代吩嗪衍生物，并系统评估了性能及电池表现。进一步，指导了不对称三取代1,7,8-TROP的开发，1,7,8-TROP同时具备低氧化还原电位、优异的化学稳定性、高水溶性及简便的合成可行性。采用1,7,8-TROP的电池在1.2 mol/L浓度下展现出长期稳定的循环性能，电池电压为1.28 V，容量衰减率极低，每循环为0.0012%，每日为0.012%。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   负极有机活性分子设计的核心挑战在于如何同时实现低氧化还原电位、高溶解度和优异稳定性，往往涉及相互竞争的分子层面要求及复杂的权衡关系。例如，通过2,6-二羟基蒽醌（2,6-DHAQ）经氧官能化合成的4,4’-((9,10-蒽醌-2,6-二基)二氧基)二丁酸酯（2,6-DBEAQ），其溶解度较前体化合物提升近两倍，稳定性则提高100倍。但这种改进的代价是其作为负极电解质的电位升高了140 mV，从而导致电池电压性能下降。该分子的氧化还原电位在热力学上由其前线分子轨道的能量决定。要通过策略性降低还原电位来提升电池电压，通常需要提高LUMO能级，通常通过引入电子供体取代基来实现。然而，此类改性可能因填充更高能级的电子态而破坏分子核心结构的稳定性。因此，旨在实现最佳潜力的分子工程必须同时确保快速、可逆的电子转移，并防止分子降解。目前仍缺乏一个系统性框架来指导此类设计（尤其是吩嗪核心结构的设计），该框架需阐明取代模式（取代位置、取代数量及取代基类型）对水溶性储能分子性能的影响。 图文解析 1.OSPs的设计 图1. OSPs作为储能材料应用于AORFBs   2.OSPs的理化研究 图2. OSPs的电化学与理论研究   OSPs通过两步合成路线制备，包括双分子亲核取代反应及随后的水解反应，且无需使用贵金属催化剂。OSPs的化学结构通过核磁共振分析和高分辨率质谱得到确认。   CV分析表明所有吩嗪衍生物在1.0 mol/L KOH水溶液中均表现出可逆的氧化还原活性，其氧化还原电位范围为-0.69 V至-0.55 V。对OSPs取代基的考察表明，烷氧基取代基的数量和位置对分子电位具有全面调控作用。在单取代衍生物中，位于C2位的分子2-MROP其电位略低于C1位取代的异构体1-MROP。此趋势在双取代分子中更为显著：在C3位引入第二个取代基（如2,3-DROP）可使电位显著降低至-0.69 V；相反，在C1位引入取代基对电位影响可忽略不计，体现在2,3-DROP与1,7,8-TROP分子具有相近的电位。结果表明C2位取代基对电化学电位的调控作用比C1位取代基更为显著，凸显了位置选择性在分子设计中的重要性。旋转圆盘电极实验测定OSPs在1.0 mol/L KOH溶液中的扩散系数范围为1.71×10–⁶至3.39×10–⁶ cm²/s，电子转移速率常数介于1.49×10-⁴至1.35×10-³cm²/s之间。   高温时间依赖性¹H核磁共振波谱技术显示所有OSPs在氧化态和还原态下均未出现分解迹象，表明所有OSPs即使在高温环境下也具有卓越的化学稳定性。并且，未检测到异构化或其他副反应产物。同时，DFT研究显示1,7,8-TROP经过充电后，由于电子和质子的引入，re-1,7,8-TROP表现出更高的极化表面静电势。此外，re-1,7,8-TROP中N原子附近的电荷分布发生显著变化：N5原子附近的ESP从-163.3 kcal/mol降至-73.6 kcal/mol，而N10原子周围的ESP颜色从蓝色转为白色，反映了ESP的升高。此外，观察到O原子与H-N10基团之间存在氢键相互作用（O∙∙∙H-N10），原子间距为2.28 Å。1,7,8-TROP的HOMO轨道主要定位于C环，表明C1原子上的烷氧基取代基对HOMO有重要贡献；相比之下，re-1,7,8-TROP的HOMO轨道更集中于B环，表明氧化还原中心主要位于该区域。此外，re-1,7,8-TROP的HOMO轨道在C2-C3位点分布较少，与分子稳定性增强相关，降低了对亲电反应或其他副反应的敏感性。另外，烷氧基取代基的电子供体效应使1,7,8-TROP的LUMO能升高至-2.31 eV，表明化合物具有较低的氧化还原电位。   3.全电池性能 图3. 0.1mol/L OSPs在1.0mol/LKOH中的全电池循环过程   所有OSPs电池的开路电压均高于1.00 V，CE接近100%。在全电池循环测试中，所有OSPs电池在长期充放电循环测试中均表现出较低的容量衰减率，表明其具有优异的电化学稳定性。 图4. 1.2mol/L 1,7,8-TROP AORFB的全电池性能

  第一作者：李鑫丰 通讯作者：王超 通讯单位：中北大学 成果简介 本研究，中北大学王超团队通过引入多孔聚酰亚胺（PI）、COF-LUZ和COF-TpBpy等微孔填料，成功制备了一系列磺化聚醚醚酮（SPEEK）基复合膜，并明显提高了钒氧化还原液流电池（VRFBs）的性能。与纯SPEEK和Nafion 212膜相比，S/PI、S/LUZ和S/TpBpy复合膜因SPEEK与填料形成的酸碱相互作用，表现出更低的钒渗透率和更高的离子选择性。此外，S/LUZ复合膜还展现出更长的自放电时间和更高的电池效率。采用S/LUZ复合膜组装的VRFB在电流密度为80 mA cm−2.时，获得89.1 %的库仑效率（CE），而纯SPEEK和Nafion 212膜仅为81.3%和83.1 %。此外，采用S/LUZ膜组装的VRFB展现出更高的能量效率（EE）（77.3 %），优于Nafion 212（73.2 %）、SPEEK（74.7 %）、S/PI (72.5%）和S/TpBpy（73.2 %）。研究结果表明S/LUZ膜具有广阔的发展前景，为VRFB膜的商业化提供了重要参考。 相关成果以“High-ion selectivity composite membrane based on sulfonated polyether ether ketone for vanadium redox flow battery”为题发表在Journal of Energy Storage期刊上。 感谢 中北大学王超团队（第一作者：李鑫丰）校稿！ 本文所用 一体化液流单电池测试系统（YTH-1/LSB-1） 由武汉之升新能源有限公司提供   研究背景 微孔聚酰亚胺（PI）具有丰富且均匀分布的微孔结构，有利于质子传导，并能有效屏蔽钒离子，从而提升膜材料的离子选择性。共价有机框架（COFs）凭借规则的孔道结构和可调节的孔径尺寸，在提高离子筛选效率以及开发高质子导电性的储能膜方面展现出巨大潜力。然而，大多数独立式PI和COF膜缺乏足够的机械强度，无法直接应用于液流电池，因此需要制备PI和COF复合膜来解决此问题。SPEEK的引入使得PI丰富的微孔结构为质子传输提供了额外通道，与SPEEK的离子交换基团通过酸碱相互作用形成稳定的质子传输网络，不仅提升了复合膜在钒电池中的离子选择性和整体性能，还为高性能PI膜材料的开发开辟了新途径。SPEEK通过引入-SO3H功能化链的空间位阻效应，增强了膜阻隔电解液交叉渗透的能力。同时，-SO3H基团提供了额外活性位点，促进了更连续质子通道的形成，为共价有机框架膜在液流电池中的应用铺平了道路。 本研究，中北大学王超团队通过引入PI、COF-LUZ和COF-TpBpy等微孔填料，成功制备出系列SPEEK基复合膜。研究人员巧妙利用多孔填料的离子交换基团选择性和筛分功能，实现了离子选择性的协同增强。研究表明SPEEK基质中的磺酸基团可提供质子转移位点。此外，多孔填料中胺基与磺酸基形成的氢键不仅为质子传输提供了更多跃迁位点，还构建了连续有序的质子传导通道。同时，多孔填料固有的胺结构会引发Donnan效应，既能阻隔钒离子渗透，又能形成连续有序的质子传输路径。此外，复合膜中胺基与磺酸基间的界面相互作用会形成酸碱对，进而形成的离子交联结构，既能抑制分子链运动，又构建了高效的质子传输通道，从而有效促进质子运输并阻止钒离子渗透。此外，该团队还详细研究了不同含量对复合膜的化学和物理性质的影响，如吸水率（WU）、溶胀率（SR）、离子交换容量（IEC）、机械性能、孔隙率、钒渗透性、电导率和整体VRFB性能。 核心内容 1.结构表征 图2分别展示了SPEEK/多孔填料复合膜的数码照片和扫描电镜图像。本研究制备的复合膜展现出良好的均匀性和透明度。三种多孔填料（PI、COF-LUZ和COF-TpBpy）均匀分散在SPEEK基体中。所得复合膜均匀、表面光滑且无任何可识别缺陷，共同表明SPEEK与上述填料之间具有良好的相容性，可能归因于SPEEK中的磺酸基团与PI、COF-LUZ和COF-TpBpy填料之间的酸碱离子交联的形成，有助于增强填料与SPEEK之间的相容性。 图2.(a)-(d)SPEEK、S/PI、S/LUZ和S/TpBpy的宏观形貌及微观形貌；（a′）–（d′）横截面微观形貌 图3(a)展示了PI的XRD谱图，其中在2θ=10◦-35◦处观察到的宽峰可归因于PI的结晶成分。图3(b)中COF-LUZ在2θ=4.86◦处的吸收峰表明其层间距为10nm。图3(c)显示三种复合膜均呈现宽谱特征，说明复合膜整体呈非晶态结构，主要由SPEEK基体主导。即使引入少量共价有机框架填料对复合膜的影响也相对有限，表明基于SPEEK的复合膜已成功制备。 图3为(a) PI、(b) COF-LUZ、COF-TpBpy、(c)S/PI、S/LUZ和S/TpBpy的XRD光谱 图4(a)-(c)展示了PI、COF-LUZ和COF-TpBpy材料的N2吸附脱附等温线，图5(a)-(c)则呈现了孔径分布（范围分别为2-215nm、2-888nm和2-199nm）。实验测得自制PI的比表面积为359.779 cm²/g，而COF-LUZ和COF-TpBpy的比表面积分别为33.657

第一作者：林柳 通讯作者：李喆珺，陈胜利 通讯单位：武汉大学 DOI：10.1016/j.joule.2026.102434 感谢武汉大学李喆珺团队（第一作者：林柳）校稿！ 成果简介   基于多硫化物的水系氧化还原液流电池（PSARFBs）由于多硫化物还原动力学缓慢，存在功率密度方面的固有局限。本研究揭示此现象源于多硫化物在双电层（EDL）内向带负电荷电极迁移的过程受到抑制。并且通过引入痕量1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓（EMP⁺）作为阳离子电催化剂，显著促进了多硫化物迁移，将反应速率常数提升了两个数量级。EMP⁺通过可逆的界面吸附作用机制屏蔽局部负电荷而不发生化学转化，实现持久的动力学调控。采用EMP⁺的多硫化物负极电解液展现出良好的电化学稳定性（1,300次循环/64.5天），且体积容量可高达100 Ah L⁻¹。经6 mM EMP⁺催化的PSARFBs在150 mA cm⁻²下表现出优越的倍率性能：容量利用率达99.3%。阳离子催化PSARFBs可稳定循环超过2000次，容量衰减速率仅为0.000033%/循环（0.0014%/天）。该研究为提升PSARFBs的功率性能提供了理论基础。   《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》   背景分析   为提升PSARFBs的功率性能，研究者们投入了大量精力通过引入异相和均相催化剂来加速多硫化物的氧化还原反应动力学。例如，金属硫化物（CoS、CuS、WS₂、NiCo₂S₄等）以及单金属原子（Co、Ni等）等固态催化剂已被广泛用作潜在催化剂候选物，以降低缓慢的多硫化物氧化还原反应的能量势垒。然而，由于这些催化剂的比表面积有限、电子导电性较差且催化活性较低，研究人员开发了多种微观结构优化策略，包括构建多孔框架、添加导电碳材料，以及调控局部电子结构等。尽管这些策略均旨在改善电荷转移动力学，但尚不清楚这是否是涉及多个步骤的复杂多硫化物氧化还原反应中的限速步骤。因此，为克服非均相/均相催化剂的局限性并进一步释放PSARFBs的功率潜力，需要基于对水介质中复杂多硫化物氧化还原反应机制的深入认知，开发一种新型调控策略。 图文解析 1.揭示多硫化物缓慢还原反应的限制因素 图1.多硫化物还原与氧化过程的不对称行为   高负电荷反应物的还原速率对双电层效应极为敏感，双电层效应会将反应物排斥于电极界面之外，进而延缓还原动力学。由于带负电的电极界面产生的强烈静电排斥作用，路易斯硬碱S22-的还原反应被抑制。而长链反应物S42-（即路易斯软碱）的电荷密度更低，因此这种静电排斥作用较弱。与复杂的还原过程相比，Sx2-的氧化过程面临的迁移阻碍较少，因为电极表面带正电荷。电极带电属性的差异导致多硫化物在水介质中表现出不对称的氧化还原行为。本文开发了一种基于界面工程的阳离子电催化剂，其可在内亥姆霍兹平面（IHP）内自组装，屏蔽电极负电荷，从而降低多硫化物还原过程的迁移势垒。 图2.阳离子电催化剂对多硫化物氧化还原反应的促进作用   EMP+可以显著增强多硫化物的反应动力学，尤其对于还原过程。循环伏安法（CV）显示阴极峰与阳极峰的间距在加入60 mM EMP+后从692.4 mV显著减小至508.8 mV，且阴、阳极峰值电流均呈现不同程度的提升。此外，Tafel还原曲线的斜率从147.8 mV dec⁻¹降至95.4 mV dec⁻¹，这表明驱动相同程度多硫化物还原所需的过电位降低。加入EMP+后，形式电位仅发生可忽略的偏移（5.9 mV），表明多硫化物的热力学稳定性不受EMP+存在的影响。 通过分析与拟合不同扫速下的CV数据，可计算不同EMP+添加用量对多硫化物扩散系数和反应速率常数的影响。首先，随着EMP+的浓度从0 mM增加到50 mM，Dred从1.42×10⁻5 cm² s⁻¹逐渐增大到2.26×10⁻5cm² s⁻¹，后又降低为1.72×10⁻5cm² s⁻¹。在低浓度（2–50 mM）条件下，EMP⁺浓度的升高会促进其在IHP中的特异性吸附，使ϕ2电位正移，从而降低电极对Sx²⁻的排斥作用。然而，在较高浓度（100 mM）下，由于特异性吸附的EMP+在电极表面的聚集导致电极表面被阻塞，扩散速率反而降低。此外，与还原过程相比，Dox（约为4.0×10⁻⁶cm² s⁻¹）受EMP+浓度差异的影响较小，这可归因于氧化过程中电极本身带正电荷。反应速率常数的计算结果显示当EMP⁺浓度从0 mM增至10 mM时，k0值从2.06×10⁻⁶ cm s⁻¹增加至3.06×10⁻⁴ cm s⁻¹。由于吸附的EMP⁺会阻塞电极表面，当EMP⁺浓度进一步从10 mM增至100 mM时，k0反而降低。 含/不含EMPBr条件下的原位紫外-可见（UV-vis）吸收光谱显示，与空白电解液相比，EMP⁺催化电解液在还原过程中产生了更高浓度的低价多硫化物物种，表明EMP⁺催化具有更高的还原效率。然而，空白电解液与EMP⁺催化电解液的阳极过程中吸收度变化的斜率相当，这说明EMP⁺对多硫化物氧化过程的影响有限。EMP⁺催化剂显著改善了还原和氧化过程中S²⁻与S2²⁻信号强度的对称性，这可归因于多硫化物还原速率的加快。