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第一作者：肖思思，李爱民，叶文静，袁祥东 通讯作者：彭桑珊&何清&余桂华 通讯单位：湖南大学 DOI：10.1016/j.chempr.2026.103155 感谢湖南大学何清/彭桑珊团队（第一作者：肖思思）校稿！ 工作简介 本研究通过采用灯笼形共价有机笼（超蕃）作为分子定制通道构筑模块，成功开发出超蕃膜。该设计实现了创纪录的组合性能：超低面电阻（0.1Ω cm²）、极低钒渗透率（1.0×10⁻¹⁰ cm² s⁻¹）以及显著抑制的水迁移率。此突破的核心在于：超蕃结构可通过丰富的预组织功能基团实现快速质子传导；利用亚纳米级空腔和受限相互作用阻隔活性物质；并通过水分子与笼壁之间的多重非共价相互作用提升水迁移能垒。应用于钒基RFBs时，超蕃膜展现出前所未有的循环稳定性（每循环容量衰减0.008%，每日衰减0.56%）。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 以全氟碳材料Nafion及其烃基替代品为代表的传统聚合物膜，凭借高质子导电性和良好的加工性能，在RFB应用中占据主导地位。然而，膜中的离子传输通道通过微相分离形成，其宽度可达数纳米，且难以在分子层面精确调控，通常会导致选择性较差和显著的水迁移现象。新一代具有亚纳米级通道的膜材料，得益于增强的尺寸筛分效应及受限相互作用，可实现分子尺度分离。其中，金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）及沸石等刚性晶体结构材料，因其具有明确孔径而展现出显著潜力。然而，由于这些材料的溶液加工性能有限，无缺陷膜的大规模制备以及纳米受限环境的精确构建仍面临诸多挑战。本征微孔聚合物（PIMs）易加工成膜，但亲水功能化的PIM膜易在水性环境中发生溶胀，从而削弱孔道限域效应并降低选择性。因此，实现亚纳米通道膜的简便制备与孔道的精准控制，，成为膜科学领域的核心难题。实现超快载流子传导的同时确保活性组分高度隔离，成为RFB膜研究的核心瓶颈。此外，抑制水迁移对膜设计提出了更高难度，因为该过程涉及渗透压差、液压差以及离子迁移产生的电渗拖曳等多种机制。 核心内容 1.超蕃的设计、合成与离子传导率 图1.超蕃的设计与膜的制备 超蕃是一类新兴的三维灯笼形有机笼状分子，顶部和底部由两个苯环包围，并具有六个带有定制化学功能基团的C形“栅栏式”桥连结构。在此工作中，作者团队合成了基于吡啶的超蕃Py-cage，基于苯的超蕃Benz-cage以及半笼衍生物Py-half-cage。 质子传导的活化能测定结果分别为：Py-cage·H2SO4为0.38 eV、Benz-cage·H2SO4为0.39 eV、Py-half-cage·H2SO4为0.36eV，数值表明Grotthuss机制主导了该传导过程。   2.膜的制备 利用Py-cage优异的溶液加工性能，作者团队通过浇铸法制备了基于Py-cage的混合基质膜，命名为超蕃膜Py-M-x。所得膜均一透明、易大面积制备。   3.微观结构表征 图2.膜的微观结构表征 在561nm激发光下，Py-cage表现出强烈的红色荧光，而聚合物基质膜几乎不产生荧光。正如预期，在相同激发条件下，Py-M-60膜呈现出强度高且均匀分布的红色荧光，未出现局部荧光斑点，为Py-cage在膜中的分子级均匀分散提供了有力支撑。TEM显示Py-Cage均匀分散于聚合物基质中；关键是，这些分散的Cage单元相互连接，形成连续亚纳米级通道，尺寸集中在0.7–0.9纳米。相比之下，基于Benz-Cage结构的膜SEM图像显示，大量具有明确八面体结构的Benz-Cage颗粒被包裹在聚合物基质中。EDS分析证实元素分布呈现显著异质性。尽管如此，Benz-Cage颗粒仍能无缝融入膜基质中，未形成缺陷或孔隙，很可能归因于Benz-Cage与聚合物之间优异的相容性和界面的共价键结合。 与Py-M-x膜类似，荧光成像、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）均证实Py-half-cage在膜基质中呈均匀分布。此外，Py-M-x和Py-half-M-x膜的XRD图仅显示了与聚合物基质相对应的宽峰，没有峰归因于Py-Cage或Py-half-Cage粉末。相比之下，Benz-M-x膜显示出明显且清晰的尖峰，来自结晶态的Benz-Cage。上述结果再次证实了Py-Cage及Py-half-Cage在膜内的分子级分散，而Benz-Cage则以结晶颗粒形式存在。   4.高尺寸稳定性与快速质子选择性传输 图3.膜尺寸稳定性与质子选择性传输 完整三维笼结构显著增强了膜的尺寸稳定性。半边笼膜Py-half-M-60的溶胀率为21.2%，而超蕃笼膜Py-M-60和Benz-M-60分别降至7.4%和9.8%。与Py-half-M-x膜相比，Py-M-x膜的吸水率有所下降，但却展现出更高的跨膜质子电导率。Py-cage上丰富的氢供体/受体（多达18个），形成了致密且稳定的氢键网络，既促进了质子的快速传输，又最大限度地减少了质子传输对水的依赖。此外，透射电子显微镜成像显示Py-cage单元均匀分布，并在聚合物基质中形成相互连接的亚纳米级通道，表明存在一种促进长程质子传输的分子笼网络。 活化能分析显示Py-M-60膜的活化能（Ea）测定值为0.28eV，低于原始Py-cage·H₂SO₄（0.38eV）和聚合物基质膜（0.33eV）。这一降低的活化能从动力学角度表明，质子在分子笼与聚合物界面或相邻笼之间的转移无显著能量势垒。 得益于Py-cage独特的空间结构、量身定制的化学组成和膜内亚纳米通道的形成，Py-M-x膜在兼顾高质子传导率与高离子选择性方面取得了前所未有的突破。例如，Py-M-60膜表现出无法检测到的钒渗透率（P=0cm² s⁻¹），同时面电阻与Nafion 115相当（0.28Ω cm² vs 0.27Ω cm²）。即使将Py-M-60膜厚度从约30μm减小至10μm（Py-M-60薄膜），钒渗透率仍保持极低水平（1.0×10⁻¹⁰cm² s⁻¹），比Nafion115的值（2.5×10⁻⁸ cm² s⁻¹）低两个数量级，且面电阻降至0.10Ω cm²。   5.优异的液流电池性能 图4.超蕃膜可使钒基RFB具备高效率和优异的循环稳定性 使用Py-M-60和Benz-M-60膜的电池在40–300mA cm⁻²范围内均表现出极高的CE，超过99.5%，优于采用基质膜、Py-half-M-60和Nafion 115膜的电池。超蕃膜优异的CE性能与其几乎无法检测到的钒渗透现象完全吻合。同时，Py-M-60膜提供的VE较基质膜显著提升，与Nafion 115相当，归因于其面电阻从1.38Ω降至0.28Ω cm²。然而，基于Benz-cage的膜所实现的VE提升有限，可能源于Benz-cage本征较低的质子导电性和其聚集效应阻碍了高效质子传输路径的形成。 将Py-M-60膜的厚度减小至与基质膜相匹配，制得Py-M-60-thin膜（厚度为10μm），该膜即使在低电流密度40mA cm⁻²条件下仍能保持高达99.3%的CE，同时显著提升了电池的高电流性能。在220mA cm⁻²条件下，电池实现了80.5%的EE，优于Nafion […]

第一作者：王颖红 通讯作者：刘文、任龙涛、孙昊 通讯单位：北京化工大学、河南省科学院智能创新研究所 DOI：10.1002/adfm.77272 工作简介 水性锌锰电池（AZMBs）表现出出色的循环稳定性，在1 mAh cm⁻²下可持续运行2,500次循环，在2.5 mAh cm-2下循环610圈，并且即使在超高面容量20 mAh cm-2时还能保持120个循环。值得注意的是，当扩展到液流电池系统时，该系统在20 mA cm-2下达到了近9500个循环的卓越寿命，同时保持1 mAh cm-2，突显了其在电网级储能中的出色实际潜力。 感谢北京化工大学刘文团队（第一作者：王颖红）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 水性锌锰电池由于其高理论容量、安全性和低成本，是很有前景的电网级储能装置。然而，它们的实际应用受到电化学不活跃的“死MnO2”形成的限制，这通常是由于MnO2无序沉积和不可避免的脱落，以及Mn²⁺/MnO2反应动力学缓慢。在这里，作者团队报道了一种通过快速反应焦耳加热在碳布（Cr2O3@CC）上原位合成Cr2O3纳米颗粒的方法。经改性后的基底在电解液中表现出负电荷表面，这有助于Mn²⁺的吸附并通过调控成核促进MnO2的均匀沉积。这种方法有效地抑制了MnO2层的开裂和结构退化。此外，沉积的MnO2具有高浓度的氧空位，加速了氧化还原动力学。 核心内容 1. Cr2O3@CC的合成和表征  图1 Cr2O3@CC相关表征 Cr₂O₃@CC通过快速焦耳加热（RJH）法在碳布基底上原位合成，该方法利用高电流脉冲产生瞬时升温和降温，省去了复杂多步工艺。合成时，将碳布浸泡于金属前驱体溶液后迅速加热并冷却，整个过程在数秒内完成。该技术通过动态热传递和实时电控，确保温度均匀，抑制晶粒异常长大，适合连续生产。 产物经XRD确认与Cr₂O₃标准卡片相符；Raman光谱显示其特征振动峰，XPS表明铬以多种价态共存，高温处理引入氧空位等缺陷，有利于提高导电性和增加活性位点，促进后续电沉积。BET测试显示Cr₂O₃@CC比表面积更大且孔结构更丰富，有利于电解液接触和沉积成核，减少“死MnO₂”生成。SEM和EDX显示其纳米球状形貌及元素均匀分布。综上，Cr₂O₃@CC可通过静电作用促进Mn²⁺均匀吸附，引导MnO₂有序沉积。   2. Cr₂O₃@CC是否可以减少“死MnO2”产生 为验证Cr₂O₃@CC是否能减少“死MnO₂”的生成，本研究对比了采用Cr₂O₃@CC和纯碳布（CC）组装的电池。循环后观察发现，纯CC电池电解液明显变色，而Cr₂O₃@CC电池电解液保持澄清，说明前者因MnO₂层开裂脱落释放出锰物种，后者则无此现象。放电结束后，纯CC电极上残留大量岛状MnO₂，而Cr₂O₃@CC电极几乎无锰残留。定量分析也表明，纯CC电池中电解液Mn²⁺浓度大幅下降且电极上锰沉积量较多，而Cr₂O₃@CC电池中Mn²⁺消耗极少、电极残留可忽略，证实Cr₂O₃@CC有效抑制了“死MnO₂”的积累。 进一步研究充放电过程中的结构与形貌变化。充电时，衍射峰向高角度移动，对应MnO₂沉积；放电时峰位恢复，表明Mn²⁺/MnO₂转化高度可逆，Cr₂O₃骨架结构稳定。而纯CC上沉积的MnO₂在放电后仍有残留，说明可逆性较差。拉曼光谱也证实，MnO₂特征峰在充电时增强、放电时消失，同时Cr₂O₃特征峰可逆变化，再次表明载体稳定。长期循环后的XRD、XPS和ICP分析显示，Cr₂O₃无相变、无有害Cr(VI)生成，且几乎无溶出，证明其化学稳定性优异。 形貌观察表明，Cr₂O₃@CC上MnO₂沉积均匀、无裂纹，放电后几乎完全溶解；而纯CC上MnO₂因生长应力产生裂纹并脱落，放电后仍有大量未溶解残留。综上，Cr₂O₃@CC能引导MnO₂均匀沉积、抑制开裂脱落、促进完全溶解，从而显著减少“死MnO₂”的生成，有利于实现高容量下的稳定循环。 图2“死MnO2”的定量分析和正极材料的演变   3. Cr₂O₃@CC为什么可以减少“死MnO2”产生 为揭示Cr₂O₃@CC促进MnO₂均匀沉积并减少“死MnO₂”的机制，本研究结合实验表征与理论计算。表面电荷测试表明，Cr₂O₃@CC在电解液中带负电（源于乙酸根吸附），而纯碳布负电性较弱，因此Cr₂O₃@CC对Mn²⁺具有更强的静电吸引。吸附实验也证实，Cr₂O₃@CC能更有效地富集Mn²⁺。理论计算进一步显示，Cr₂O₃@CC对Mn²⁺的吸附能远低于纯碳布，亲和力更强；同时它对乙酸根的束缚也最有利，有助于形成稳定的负电界面。动力学模拟表明，乙酸根阴离子在Cr₂O₃@CC表面附近富集，形成负极化双电层，从而在电极/电解液界面处有效富集Mn²⁺。 成核行为研究表明，Cr₂O₃@CC上的MnO₂沉积遵循三维瞬时成核模式，即大量晶核同时快速形成，因此沉积层细腻均匀（呈蜂窝状），无大块团聚。而纯碳布则倾向于渐进成核，沉积物粗大、易开裂。对照实验采用比表面积相近的CuO@CC，其性能明显较差，说明Cr₂O₃的化学作用（而非单纯面积效应）是关键。对沉积产物的分析显示，Cr₂O₃@CC上生长的MnO₂具有更强的电子相互作用和更多的结构缺陷（尤其是氧空位），而纯碳布上的MnO₂缺陷较少。电子顺磁共振也证实前者氧空位浓度明显更高。这些缺陷特征有利于MnO₂的溶解反应（MnO₂→Mn²⁺），从而提升反应可逆性和循环稳定性。 综上，Cr₂O₃@CC一方面通过负电界面吸引Mn²⁺并诱导瞬时成核，实现均匀致密沉积、避免开裂脱落；另一方面使沉积的MnO₂富含氧空位，促进其完全溶解。双重作用显著减少了“死MnO₂”的积累，保障了电池的高效稳定运行。 图3 Cr2O3@CC的机理分析   4.电化学性能 通过循环伏安、阻抗和恒流充放电测试，系统评估了Zn//Cr₂O₃@CC电池的电化学性能。循环伏安显示，该电池具有更大的峰面积，表明可逆容量更高；交流阻抗则表明其电荷转移阻抗更低，这得益于Cr₂O₃@CC引导的均匀且具催化活性的MnO₂沉积。倍率测试中，该电池随电流增大容量保持稳定，而纯碳布电池衰减严重，这归因于富氧空位的MnO₂加速了反应动力学。 长循环方面，Cr₂O₃@CC电池在低面积容量下循环寿命大幅延长，即使在高面积容量下仍能稳定运行数百圈，而纯碳布电池很快失效。纯碳布电池的极化随循环迅速增大，源于“死MnO₂”脱落堵塞隔膜、阻碍离子传输；Cr₂O₃@CC电池电解液始终保持澄清，证实沉积/溶解过程高度可逆。 在超高面积容量下，Cr₂O₃@CC电池仍能稳定循环，平均放电容量保持良好，这得益于其大比表面积和多级孔结构提供充足的均匀活性位点。采用碳毡集流体的液流电池构型也展现出极长的循环寿命，且容量衰减可忽略，性能在同类水系锌锰电池中处于领先水平，兼具高面积容量和超长寿命，适用于高利用率工况。 此外，多批次合成的材料经XRD和电化学验证，结构一致、性能波动小，表明实验室规模重现性良好。未来工作将聚焦于规模化放大，优化热均匀性、功率稳定性和成本，推动从批式静态焦耳加热向连续卷对卷工艺过渡。 图4 Cr2O3@CC//Zn的电化学性能 核心结论 本研究提出并验证了一种有效的碳布集流体改性策略，可显著提升锌–二氧化锰电池的电化学性能。Cr₂O₃介导的界面工程促进了循环过程中Mn²⁺/MnO₂转化反应的高效进行。在沉积步骤中，Cr₂O₃@CC引导均匀的MnO₂成核，且所生成的MnO₂相富含氧空位和结构缺陷。这一特性显著抑制了“死MnO₂”的形成，并加速了后续的溶解动力学。得益于优化的沉积/溶解过程，Cr₂O₃@CC正极在H型电池中可实现20 mAh cm⁻²的超高面容量，并稳定循环超过120圈。当放大至液流电池系统时，在1 mAh

第一作者：丁世湘 通讯作者：赵东元&晁栋梁 通讯单位：复旦大学 DOI：10.1016/j.joule.2026.102422 工作简介 本研究确定锡(II)自歧化生成惰性Sn(OH)62-和死态Sn⁰是主要降解机制，并提出采用羟基桥破坏（HBD）电解质以稳定Sn/Sn(OH)3–。该HBD策略可将羟基桥连接的Sn(OH)3–（Sn–(μ-OH)–Sn）解聚为稳定的Sn(OH)3–单体，从而提高歧化反应的能量势垒。扫描电化学显微镜分析和分子动力学模拟进一步证实了均匀成核及逐层沉积过程。最终，锡阳极实现了99.8%的高CE及超过1400次循环寿命；无枝晶和死态锡的存在下，新型Sn//Fe液流电池展现出409.6mW cm-2的功率密度和超过1900次的循环寿命。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 锡（Sn）金属凭借无毒、可回收及具备多电子氧化还原能力等特性，已成为具有变革潜力的候选材料。此外，锡在水性电解质中表现出较高的氢析出过电位，有利于抑制HER。目前研究主要聚焦于基于Sn/Sn²⁺的酸性锡基水系电池（SnABs）。为解决锡基水系电池的可逆性难题，科研人员已开发出多种具有前景的电解质和界面工程方案以调控锡的沉积形貌。然而，由于Sn/Sn²⁺体系具有相对较高的热力学平衡电位，诸如酸性锡/四氯苯醌（0.8V）、锡/碘（0.67V）以及锡/铁（0.9V）等锡基水电池的电压性能仍不具备竞争力。根据Pourbaix图，碱性环境可使锡的氧化还原电位向相对于标准氢电极（SHE）的-1.0V方向移动，为开发高能量密度的锡基电池（SnABs）带来了希望。然而，Sn/Sn(OH)₃²⁻/Sn(OH)₆²⁻体系的多电子化学特性，以及Sn(OH)₆²⁻/Sn(OH)₃²⁻（相对于SHE为-0.93V）与Sn(OH)₃²⁻/Sn（相对于SHE为-0.909V）之间的不对称反应动力学特征，使得碱性SnABs体系变得复杂且难以控制。具体而言，由于具有可逆反应动力学特性，Sn/Sn(OH)₃²⁻被认为是电沉积/剥离工艺中最可行的选择。但在碱性电解液中，Sn(OH)₃²⁻稳定性差且易发生自发歧化反应（2Sn(OH)₃²⁻→Sn+Sn(OH)₆²⁻）。而Sn/Sn(OH)₆则表现出缓慢的反应动力学甚至惰性特性。由随机歧化反应产生的Sn⁰会以“死锡”形式分布于电解液中，会导致活性物质自消耗、降低CE、破坏沉积行为并引发电池快速失效。碱性SnABs的应用前景因电解液依赖性的不稳定性而大打折扣，其根本失效机制及相应的调控策略仍需进一步深入研究。 核心内容 1.电解质歧化行为 图1.HB与HBD电解质的失衡 实验显示HB电解液在静态储存10天内会自发生成金属Sn颗粒并逐渐增大；554cm-1处的拉曼峰归属于Sn(OH)62-；原位拉曼光谱表明Sn(OH)62-信号持续增强，表明HB电解液中存在持续的自歧化反应。 然而，引入山梨醇改性电解质（记为HBD）在整个实验过程中始终保持光学透明状态，且未产生任何固体产物。原位拉曼光谱测试表明在HBD电解质中未检测到Sn(OH)62-信号，证实Sn(OH)3–并未转化为Sn(OH)62-。离体119Sn定量核磁共振分析显示在HB电解质中，对应Sn(OH)62-的信号峰迅速出现在-591 ppm处，其积分面积持续增大；计算显示静置30天后，42%的Sn(II)发生歧化反应。而在添加山梨醇的HBD电解质中，Sn(OH)3–信号峰向负方向移动并保持稳定，且未出现Sn(OH)62-信号。结果表明HBD电解质对抑制Sn(OH)3–的歧化反应具有显著作用。 原位EIS显示在HB电解质中，严重的歧化反应会破坏表面电荷转移过程：静置24小时后，Rct从2.5急剧上升至161.7Ω。显著恶化与Sn(OH)3–的大量消耗以及生成的Sn(OH)62-电荷转移效率低下密切相关。当歧化反应受到抑制时，HBD电解质在整个测试期间均保持较低的Rct，证实了其优异的稳定性和快速的电化学动力学特性。   2.电化学性能 图2.HB与HBD电解质的电化学性能 HB和HBD电解液中Sn沉积/析出的可逆性通过Sn/Cu电池中的CE进行评估：HB电解液的CE在仅10次循环内即从97.39%降至54.36%，表明歧化反应降低了电化学可逆性；相比之下，HBD电解液在600次沉积/析出循环中仍保持稳定的99.91%的CE。即使比容量在0.5至5mAh cm⁻²范围内变化，Sn/Cu电池仍保持优异的可逆性，平均CE达99.86%。而且，抗歧化HBD电解液能使金属锡保持稳定的间歇存储性能：在重复镀膜/老化/剥离/老化过程中，电压极化曲线始终稳定，平均CE达99.05%，未观察到由副反应引起的明显容量损失；多次循环中的镀膜/剥离曲线也高度一致。此外，使用抗歧化HBD电解液时，Sn//Sn对称电池可实现超过1400小时的稳定无短路循环性能，远超HB电解液的12小时。 凭借碱性锡阳极赋予的负电位，所开发的Sn//Fe电池可实现1.26V的电压，远高于此前报道的酸性锡铁电池。随着比容量从5mAh cm⁻²提升至40mAh cm⁻²，电池始终保持超过99%的高CE及近90%的EE。此外，电池还展现出优异的高倍率性能，当电流密度从25mA cm⁻²增至250mA cm⁻²时，仍能保持超过98%的高容量保持率。利用其高电压，Sn//Fe RFB实现了409.6mW cm-2的最大输出功率。长期循环测试显示电池在100mA cm⁻²下可稳定循环超过1900次，比容量达5mAh cm⁻²。即使锡沉积面容量增至20mAh cm⁻²时，电池仍能保持超过300次的高循环稳定性，平均CE约为100%，远超目前所有其他锡基合金电池。相比之下，使用HB电解质的Sn//Fe RFB仅经过50次循环后极化增加，并在100次循环后失效。   3.界面稳定性的演变 图3.在HB和HBD电解质中的锡沉积行为 在HB和HBD电解液中、面容量从0.5mAh cm⁻²至5mAh cm⁻²范围内锡电镀过程中的形貌演变：在0.5mAh cm⁻²条件下，HB电解液中的锡颗粒体积较大且分布稀疏；随着沉积量增加，锡主要在已有颗粒表面生长。尽管锡金属通常呈各向同性生长，但歧化反应产生的不规则位点及不均匀的离子浓度梯度仍会导致局部锡枝晶沉积。相比之下，HBD电解液从沉积开始即能生成均匀分布的细小锡颗粒，在所有沉积容量下均保持光滑致密的形貌。 两种电解液中锡核的成核行为从定性分析来看，初始电流上升对应非法拉第双电层充电过程，随后因单个晶核生长及电活性表面积扩大而出现电流增加；当相邻晶核发生重叠生长时，电流达到峰值后开始下降。HB电解液的电流曲线表现出更大的初始电流衰减幅度和更负的稳态电流，表明存在严重的副反应或较差的反应动力学特性；而HBD电解液则呈现较小的电流波动和更稳定的电流响应，说明山梨醇能促进稳定的电化学过程，归因于其优化的界面特性及抑制了不良副反应。此外，HB电解液中的锡成核过程符合三维瞬时（3DI）模型，体现了较高的成核速率及扩散控制下的三维生长特征。该3DI模型会导致实际电极表面特定区域出现过度密集的成核现象及快速生长，而其他区域则可能生长不足。相比之下，HBD电解质表现出二维瞬时成核（2DI）与三维渐进成核（3DP）相结合的特性，表明锡的生长主要受表面原子扩散主导。该混合模型首先利用2DI成核机制使晶核均匀分布于电极表面，从而降低对电极表面初始状态的依赖性，并能适应表面存在的微小差异和缺陷。随后，3DP生长在预先形成的二维晶核上有序进行，促使晶核横向扩展和融合而非垂直堆叠。 SECM显示在沉积容量为0.1mAh cm⁻²的HB电解液中，SECM图像清晰显示新沉积锡区域（红色区域）与初始锡基底（蓝色区域）之间的电流差异，反映了由非均匀成核引起的电极表面动力学异质性；作为对比，在相同沉积条件下获得的HBD电解液SECM图像呈现均匀红色，表明存在均匀的局部电子转移活性且无优先生长位点。进一步定量分析证实抗歧化HBD电解液显著提升了界面电化学活性的均匀性。此外，AFM可见HBD电解液中的锡沉积表面光滑平整，平均粗糙度（Ra）分别为221.8纳米和218.6纳米；相比之下，HB电解液中的锡沉积表面粗糙不均，Ra从253.8纳米升至318.7纳米。界面表征结果共同表明：HBD电解液能有效缓解电化学反应中的结构损伤，促进层状生长，从而有利于实现大容量沉积/剥离及延长循环寿命。 界面分子动力学（MD）模拟显示HB与HBD电解质呈现出截然不同的电化学双电层（EDL）结构：在HB电解质中，EDL内的Sn²⁺含量稀少，导致形成显著浓度梯度、伴随零星的三维晶核形成及不均匀的岛状生长；而在HBD电解质中，富含羟基且具有强界面吸附能力的山梨醇分子，在距电极表面2Å范围内形成了富集的吸附层。山梨醇还能与Sn²⁺形成络合物并将其固定于吸附层内，从而促进界面处Sn²⁺的高聚集性，为晶核形成提供充足的Sn²⁺来源。此外，山梨醇吸附层形成的空间屏障限制了Sn2+沿垂直于电极的方向（3D方向）的无序迁移，促进了电极平面内（2D方向）的均匀初始成核，从而在界面上形成许多微小的核。随后的逐层生长产生了致密均匀的Sn沉积。   4.关于抗歧化机制的深入见解 图4.HB与HBD电解质的溶剂化结构 分子动力学模拟揭示了Sn2+周围阴离子与溶剂分子的微观空间分布。在HB和HBD两种电解质中均一致观察到：Sn2+与三个OH–配体配位形成Sn(OH)3–配合物。径向分布函数分析表明添加山梨醇后Sn2+的第一层溶剂化壳基本保持不变，其Sn-OH⁻配位数仍维持为3。具体而言，山梨醇仅分布于次级溶剂化层中，其多个羟基基团作为强氢键供体，与Sn(OH)3–中的OH⁻氧原子形成稳定的氢键，从而为调控离子间相互作用奠定基础。两种电解质之间的关键差异体现在Sn2+-Sn2+径向分布函数（RDF）图谱中：在HB电解质中，0.32–0.38Å处出现显著峰位，表明存在由羟基桥接效应驱动的强阳离子相互作用；该作用促进[Sn–(μ-OH)–Sn]聚集体的形成，因为此类桥接结构能促进相邻Sn2+间的电子转移，并促使Sn(II)转化为Sn⁰和Sn(IV)。相比之下，含山梨醇的HBD电解质未出现此类峰位；其Sn2+-Sn2+间距则扩展至0.41–0.55Å的较宽范围。Sn2+间距的显著增大源于山梨醇的双重作用：(1)其与Sn(OH)3–形成的氢键削弱了Sn(OH)3–配合物之间的静电吸引力，从而阻碍羟基桥连结构的形成；(2)山梨醇分子在次级壳层中产生的空间位阻效应形成了“空间屏障”，物理上阻止相邻Sn2+中心的紧密接近。这些效应共同作用，使Sn(II)以孤立的Sn(OH)3–单体形式稳定存在，有效抑制了歧化反应前发生的寡聚化过程。 通过高能Sn K边X射线吸收精细结构（XAFS）测量可知，HB与HBD电解质的吸收边几乎重合，且均保持Sn(II)价态。而且，HBD电解质的白线强度显著减弱，表明局部对称性增强且电子跃迁概率降低。傅里叶变换R空间谱显示两种电解质在1.8–2.0Å处均存在主要的Sn–O配位峰；但HBD电解质的峰位置略低、峰宽更窄，并在较长距离（R>2.5Å）处呈现更强的振荡特征，表明HB电解质含有长程羟基桥连结构，而山梨醇则抑制了此类聚集现象。119Sn核磁共振谱显示HB电解质中−231ppm处的尖锐共振峰表明Sn的配位状态相对均匀；相比之下，HBD电解质中的对应信号向负方向移动至−275ppm且峰形明显展宽。此外，在Sn2+存在下，山梨醇的¹³C核磁共振谱显示峰数减少且线宽变窄，表明形成了特定的几何相互作用，部分恢复了分子对称性。测量结果表明，山梨醇与Sn(OH)3–之间的相互作用属于极性作用力，可避免破坏Sn(OH)3–固有的配位构型。通过破坏Sn(OH)3–间的离子相互作用并精细调控Sn(II)中心的电子结构，山梨醇能有效抑制[Sn–(μ-OH)–Sn]聚集体的形成，从而将Sn(OH)3–锁定在稳定的单体状态中，最终赋予电解质强大的抗歧化能力。 图5.HBD电解质的作用机制分析 此外，与HB电解质相比，HBD电解质在所有存留时间范围内均呈现更长距离（>50Å）的Sn(II)-Sn(II)间距比例升高，归因于山梨醇与Sn(OH)₃⁻之间的氢键作用削弱了Sn(II)间的静电吸引力；同时，山梨醇的空间位阻效应形成了物理屏障，阻碍了离子间的紧密聚集并抑制短程迁移。相应地，在山梨醇调控下，HBD电解质中短程距离（0–15Å）的比例显著降低，并随存留时间延长进一步下降直至几乎消失。结果表明HBD电解质降低了Sn(II)发生有效碰撞的概率，阻断了电子转移所必需的近距离接触，从而抑制了歧化反应的发生。此外，山梨醇在热力学上能稳定Sn(II)，并在动力学层面阻碍歧化反应中的电子转移路径。在HB电解质中，2Sn(OH)₃⁻→Sn⁺+Sn(OH)₆²⁻歧化反应的吉布斯自由能变化（ΔG）为−114.5kcal mol⁻¹，证实了该反应的自发性。加入山梨醇后，其多羟基结构与Sn(OH)₃⁻形成广泛的氢键，从而以更负的吉布斯自由能稳定Sn(II)，使歧化反应的ΔG向正方向偏移，降低其热力学倾向性，进而抑制歧化反应的发生。从动力学角度看，歧化反应的发生取决于能否克服活化能垒。此外，在HB电解质中，丰富的游离OH⁻可桥连相邻的Sn(OH)₃⁻，形成[Sn–(μ-OH)–Sn]复合物；μ-OH桥结构促进了快速、便捷的离子交换电荷转移（IS-ET），其低活化能垒有利于歧化反应进行。相反，在HBD电解质中，富含羟基的山梨醇会优先占据Sn(OH)₃⁻的配位位点。这种竞争性结合有效阻断了桥联[Sn–(μ-OH)–Sn]结构（blocked-IS-ET）的形成，显著提高了歧化反应的活化能垒，并从动力学角度抑制该反应。因此，HB与HBD电解质中歧化反应路径所具有的不同热力学可行性与动力学可及性，正是二者稳定性差异的根本原因。 核心结论 本研究开发了一种HBD电解质，在热力学和动力学层面均能抑制歧化反应。通过使用多元醇作为靶向分子剪刀剂，选择性地破坏了导致Sn(II)中心间超快离子交换电荷转移（IS-ET）的μ-OH⁻桥键。此外，HBD电解质还能优化锡核形成行为，促进通过逐层生长模式实现致密且均匀的锡沉积。协同效应实现了前所未有的电化学性能，包括高CE（超过99.8%，经600次循环测试）和长期稳定性（1400小时）。并且，Sn//Fe液流系统进一步验证了HBD电解质的有效性：电池在100mAcm-2下可实现1900次循环，平均CE达99%。

通讯作者：王昕宇 通讯单位：大连海事大学 DOI：10.1016/j.carbon.2026.121889   工作简介 本研究开发了一种基于路易斯酸碱相互作用构建的磺化聚醚醚酮/聚酰亚胺（SPEEK/PI）复合膜。SPEEK分子中的–SO3–基团与PI分子中的–N=位点之间的特异性相互作用，在聚合物基质中形成了额外的交联点。交联结构有效抑制了膜的溶胀现象，并显著提升了机械稳定性。因此，该复合膜通过大幅阻碍[Fe(CN)₆]4–等活性物质的渗透，展现出优异的离子选择性。在应用至AZIFB电池时，SPEEK/PI复合膜显著提升了电化学性能：在80mA cm-2下长期循环测试中，该电池实现了98.3%的CE、89.8%的EE以及91.4%的VE，均优于采用纯SPEEK膜的性能（CE：95.4%；EE：86.7%；VE：90.9%）。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 碱性锌铁液流电池（AZIFBs）凭借较高的开路电压以及相较于其他液流电池系统的成本优势，已成为一项极具前景的储能技术。然而，仍需进一步优化以实现更高的效率和竞争力。当前研究主要聚焦于三大改进方向：电解质添加剂工程、膜界面优化以及先进电极结构设计。其中，开发具有优异界面离子传输性能、增强离子选择性和长期耐久性的高性能膜，被认为是显著提升AZIFB效率的理想途径。Nafion系列膜因卓越的质子导电性和化学稳定性，已成为液流电池应用中的基准材料。然而，它们的广泛采用受到高成本和离子选择性不足的阻碍。相比之下，采用磺化侧链的结构设计提供了更具吸引力的替代方案，其生产成本显著降低且离子选择性得到提升。磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜已成为流流电池系统中极具应用潜力的选择。最新研究进一步表明由于成本效益优势，SPEEK膜是适用于pH值通用型电解质系统的理想材料。高磺化度的SPEEK膜具有良好的离子导电性，但常存在过度溶胀及机械/化学稳定性下降的问题，导致AZIFB中的离子选择性较差。因此，亟需开发具有增强离子选择性的改性SPEEK复合膜。此外，路易斯酸碱相互作用为调控膜性能提供了灵活平台：通过构建酸碱交联网络，该方法可同时提升离子选择性和质子传导性，避免传统膜常见的性能权衡问题。 核心内容 图1 (a)复合膜中路易斯酸碱相互作用的示意图；SPEEK及SPEEK/PI膜的特性分析：(b)XPS值，(c)FTIR，(d)机械强度 SPEEK与PI聚合物链之间的路易斯酸碱相互作用：SPEEK中的–SO₃⁻基团与PI中的–N=基团发生相互作用，从而形成额外的交联点，构建出互穿型交联网络。该独特网络可选择性抑制大分子[Fe(CN)₆]⁴⁻离子的渗透，同时为小分子Na⁺/K⁺离子保留连续的传输通道。因此，SPEEK/PI复合膜能实现优异的离子选择性，显著提升膜性能。XPS显示在原始SPEEK中，高分辨率S²p XPS谱在168.44 eV（S²p³/₂）和169.69 eV（S²p¹/₂）处出现特征峰，对应磺酸基团。在SPEEK/PI复合膜中，峰位均向较低结合能方向移动（分别为167.84eV和169.23eV），归因于SPEEK与PI之间的电子相互作用。此外，FTIR光谱表明SPEEK和PI链之间形成了路易斯酸碱相互作用。与纯SPEEK膜相比，SPEEK/PI复合膜的机械性能因SPEEK与PI的独特组合而显著提升。 图2 SPEEK及SPEEK/PI膜的特性：(a)接触角，(b)溶胀率，(c)吸水率 SPEEK膜的接触角为72°；而SPEEK/PI复合膜则呈现高达87°的接触角，表明疏水性显著增强。疏水性的提升归因于SPEEK与PI之间的相互作用，有效限制了聚合物链的运动性，并减少了SPEEK中亲水基团的表面暴露。因此，与纯SPEEK膜相比，SPEEK/PI复合膜表现出显著更低的溶胀率和吸水特性。此外，在复合膜中，柔韧性受限的PI链可限制SPEEK聚合物链的运动，从而避免纯SPEEK膜中常见的溶剂过度吸收及链段扩张现象。 图3 a)IEC；(b)[Fe(CN)₆]4–浓度，(c)[Fe(CN)₆]4–渗透性，(d)SPEEK膜与SPEEK/ PI复合膜的电导率 离子交换容量随PI含量的增加而逐渐降低，进一步证实了该复合膜具有增强的膜稳定性。此外，当与PI结合后，SPEEK/PI复合膜的[Fe(CN)₆]⁴⁻渗透能力显著降低，可归因于SPEEK与PI之间的路易斯酸碱相互作用，有效抑制了[Fe(CN)₆]⁴⁻的跨膜迁移效应，并提升了膜的选择性。因此，适量的PI能增强膜的离子选择性；而过量PI则会破坏离子传输通道并遮蔽活性基团，导致膜选择性下降。此外，膜的离子导电性与聚合物链的流动性密切相关：具体而言，SPEEK中的–SO₃⁻基团与PI中的–N=位点相互作用，在聚合物基质中形成了额外的交联点。交联结构直接限制了聚合物链的松弛度和自由体积，从而导致膜的吸水率和溶胀比降低。受限的溶胀作用进而会收缩亲水通道并增强尺寸筛分效应，有效阻碍了诸如[Fe(CN)₆]⁴⁻大体积活性物种的渗透，从而显著提升离子选择性。因此，SPEEK与PI之间的相互作用导致离子电导率略有降低，电导率从0.086S/cm降至0.075S/cm。 图4 基于不同数量膜层的(a)SPEEK、(b)SPEEK/PI5、(c)SPEEK/PI0及(d)SPEEK/PI10电阻值的线性关系曲线 此外，膜电阻从原始SPEEK膜的0.039Ω略微增加至SPEEK/PI15复合膜的0.045Ω。尽管这种结构改变化导致离子通道变窄且离子扩散阻力略有升高，但有效提升了SPEEK/PI复合膜的离子选择性。由此形成的交联网络使膜结构更加致密，减少了自由体积并阻碍了聚合物链的运动性。虽然这些变化不可避免地提高了离子电荷载体的能量势垒，导致欧姆电阻适度增加，但复合膜同时抑制了诸如[Fe(CN)₆]4-等氧化还原活性物质的非预期渗透。 图5 SPEEK复合膜的电化学性能：(a)库仑效率、(b)电压效率、(c)能量效率，以及(d)极化曲线与功率密度；基于(e)SPEEK膜和(f)SPEEK/PI膜绘制的充放电曲线 与纯SPEEK膜相比，SPEEK/PI复合膜在不同电流密度下均表现出更优异的CE。此外，SPEEK /PI复合膜的VE也高于纯SPEEK膜，归因于运行过程中更优的尺寸稳定性。基于SPEEK/PI10膜构建的AZIFB在80mA/cm²下实现了89.8%的优异EE，优于SPEEK膜的86.7%。 在90%SOC下测得的极化曲线进一步证实了SPEEK/PI10复合膜性能的提升。具体而言，采用SPEEK/PI10膜的AZIFB电池在相同电流密度下表现出更高的放电电压，表明极化效应减弱。尤其在680mA cm⁻²时，基于SPEEK/PI10膜的电池可实现高达827.2mW cm⁻²的峰值功率密度，显著优于仅使用纯SPEEK膜的电池。此外，当以80mA cm-2循环时，原始SPEEK膜的充电和放电电压分布显示出明显更大的电压间隙，表明运行过程中极化和能量损失更高。SPEEK/PI膜在充电与放电平台之间的电压差较小，表明整体过电位降低，可以归因于路易斯酸碱交联结构，抑制了过度溶胀，保持了更紧凑和选择性的离子传输途径，从而降低了膜电阻和浓差极化。综合结果充分证明了SPEEK/PI复合材料通过提升离子选择性、结构稳定性和电化学动力学特性，在增强AZIFB性能方面具有协同效应。 图6 (a)循环性能；(b)放电容量与能量；(c)在80mA cm⁻²下的电压曲线；(d)典型电压曲线 长期循环性能测试显示采用SPEEK/PI10复合膜的电池实现了较高的平均效率，且高于仅使用纯SPEEK膜的电池。基于该复合膜的AZIFB在200次循环后容量衰减可忽略不计；相比之下，纯SPEEK膜电池则表现出较差的循环稳定性。此外，基于SPEEK/PI10复合膜的AZIFB可保持稳定的循环性能长达150小时，而纯SPEEK膜电池仅循环100小时即出现失效。此外，采用纯SPEEK膜组装的AZIFB存在显著极化现象，导致效率下降和快速容量衰减。 核心结论 本研究成功开发出基于路易斯酸碱相互作用的SPEEK/PI复合膜。SPEEK链与PI链之间的分子相互作用有效调控了该复合膜的溶胀率和机械稳定性。该复合膜对[Fe(CCN)₆]4-的渗透性较低，从而展现出优异的离子选择性。基于此复合膜制备的AZIFB电池表现出卓越的性能：CE达98.3%、EE为89.8%、VE为91.4%，均高于采用纯SPEEK膜的电池（CE：95.4%、EE：86.7%、VE：90.9%）。尤为突出的是，使用该复合膜的AZIFB在经过200次循环后放电容量几乎保持不变，表明其具有出色的循环稳定性。

第一作者：张亚通&耿泽豪 通讯作者：纪柚安 通讯单位：河北科技大学 DOI：10.1016/j.electacta.2026.149506 工作简介 本研究系统比较了柠檬酸、乳酸和传统草酸作为还原剂，在常温下将五氧化二钒还原为VO2+的作用效果。柠檬酸表现出优异性能：在0.6:1摩尔比条件下转化率达99%，显著优于乳酸（59%）和草酸（50%）。所得电解液具有理想的理化性质，电导率为323.5mS cm-1，粘度为3.16mm² s-1，归因于柠檬酸的多齿配位结构。紫外–可见光谱分析证实其在7天内VO2+浓度保持率达98%，远高于草酸（77%）。循环伏安法显示其扩散系数（1.85×10-6 cm² s-1）和氧化还原活性均显著提升。单电池VRFB测试表明基于柠檬酸的电解液在200次循环中能量效率达70%，容量保持率高达75.6%，CE始终高于90%。通过拉曼光谱机制研究表明，柠檬酸的三个羧基和一个羟基与VO2+形成稳定的多齿配位键，有效抑制聚合反应和沉淀现象。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 在VRFB中，电解质是储存和释放电能的核心介质。在充放电过程中，钒离子会在不同氧化态之间发生氧化还原反应，从而实现电能与化学能的转换。电解质的组成、浓度及稳定性直接影响电池性能，包括能量密度、循环寿命和效率等指标。此外，电解质制备的成本与安全性也是制约钒氧化还原液流电池商业化应用的关键因素。因此，优化电解质配方与制备工艺以提升性能并降低成本，已成为该领域重要的研究方向之一。 核心内容 1.不同还原剂剂量下的还原效果 图1.(a)不同还原剂还原后五氧化二钒产物的紫外光谱；(b)不同摩尔比下五氧化二钒与还原剂反应时五氧化二钒的转化率 为确保五氧化二钒被完全还原，在制备过程中采用了五氧化二钒与还原剂的摩尔比为1:2。将产物的特征峰与VO2+的特征峰进行比较，仅出现四价态的特征峰而无新峰出现，表明所有还原剂均成功将五氧化二钒完全还原为VO2+。此外，在摩尔比为1:0.6时，柠檬酸实现了最高的转化率（约99%±1.2%）；乳酸为59%，草酸仅为50%±2.0%。   2.电解质的物理性质 图2.a)使用不同还原剂制备的电解质的导电性；b)粘度 导电性与粘度的差异与还原剂的分子结构相关。柠檬酸因其含有三个C=O基团和四个-OH基团，与乳酸及草酸存在显著区别。这种结构允许柠檬酸在较低浓度下减少更多的VO2+。相比之下，乳酸仅含有一个C=O基团，其余还原基团均为-OH；而草酸则包含两个C=O基团和两个-OH基团。草酸两个羧基之间形成的强共轭体系使其氧化过程需要更高的活化能。乳酸中羟基上的孤对电子有助于形成更易氧化的中间体。柠檬酸的结构（其羟基与羧基由一个碳原子隔开）相较于乳酸提供了更为单一的反应位点。与具有导致显著空间位阻的刚性平面结构的草酸不同，柠檬酸中羟基与羧基的空间排列使VO2+能够从多个方向接近反应位点，从而降低空间位阻。   3.所制备电解质的稳定性 图3.(a)与相同浓度的标准VO2+溶液相比，使用草酸、乳酸和柠檬酸制备的VO2+溶液的紫外–可见光谱；(b)不同还原剂随时间变化制备的电解质紫外–可见光谱：(a)草酸，(b)乳酸，(c)柠檬酸 与相同浓度的标准VO2+溶液相比，所有电解液均未在390 nm处出现吸收峰，表明电解液中的所有钒离子均处于VO2+状态。这证明使用草酸、乳酸和柠檬酸制备的电解液均能成功将VO2+还原为VO2+，展现出良好的还原性能。此外，草酸电解液在7天后其VO2+浓度降低了23%（从1.50M降至1.16M），对应的保留率为77.3%。相比之下，乳酸体系仅出现8%的下降（从1.50M降至1.38M，保留率92.0%）；而柠檬酸电解液在同一时期表现出卓越的稳定性，变化幅度小于2%（从1.50M降至1.47 M，保留率98.0%）。稳定性归因于柠檬酸中羟基和羧基的空间排列方式，使得VO2+能够从多个方向接近反应位点，从而增强电解液的稳定性。   4.所制备电解质的电化学行为 图4.(a)溶解于3M硫酸中的1.5M VO2+、1M草酸、1M乳酸及1M柠檬酸的循环伏安曲线。测量在氮气吹扫条件下以30mV s-1的扫描速率进行；(b)不同电解质在30mV s-1扫描速率下的循环伏安曲线；(c)不同电解质的峰值电流与扫描速率平方根之间的关系；(d)使用草酸制备的电解质在不同扫描速率（5–60mV s-1）下的循环伏安曲线；(e)使用乳酸制备的电解质在不同扫描速率（5–60mV s-1）下的循环伏安曲线；(f)使用柠檬酸制备的电解质在不同扫描速率（5–60mV s-1）下的循环伏安曲线 在0至1.6V（相对于SCE）范围内，草酸、乳酸和柠檬酸均未出现显著的氧化还原峰；然而，VO2+在1.19V（相对于SCE）处呈现明显的氧化峰，在0.6V（相对于SCE）处呈现还原峰，表明添加还原剂不会干扰电解质的氧化还原特性。 此外，CV测试显示所有电解质均呈现明显的氧化还原峰。使用乳酸和柠檬酸制备的电解质分别在1.21V（相对于标准参比电极SCE）和1.25V（相对于标准参比电极SCE）处显示出相似的氧化峰，峰值电流均为125mA。较草酸在1.14V（相对于标准参比电极SCE）处观测到的102mA峰值电流显著提升。三种电解质的还原峰均一致，峰值电位均为0.6V（相对于标准参比电极SCE），峰值电流均为73mA。乳酸和柠檬酸的较高电流密度表明电解质中VO2+的活性增强，从而改善了电池内的整体氧化还原反应。   5.VRFB的充放电性能测试 图5.使用由(a)草酸、(b)乳酸和(c)柠檬酸配制的电解液时，VRFB单电池在循环次数1、5、50、100、150和200时的充放电曲线 三种电解液体的充放电曲线均呈现明显的电压平台，对应于VO2+/VO2+氧化还原对。基于柠檬酸的电解液保持了最稳定的电压曲线，在200次循环中极化程度增加极小；而草酸体系则表现出逐渐扩大的电压间隙和缩短的放电容量。在单电池VRFB测试中，柠檬酸体系在80mA cm⁻²时达到1131.8mAh的放电容量，相当于理论容量（1608mAh）的70.4%。并且，CE始终维持在90%以上，EE达到70%。 图6.使用三种不同电解质时VRFB单电池的性能 在不同电流密度之间的转换过程中，电解质的CE始终维持在特定范围内：使用柠檬酸配制的电解质CE约为90%，使用乳酸配制的电解质CE最高可达92%，而使用草酸配制的电解质CE则约为89%。结果表明所有电解质都表现出优异的CE。此外，使用柠檬酸配制的电解液CE保持在约90%；而使用乳酸配制的电解液其CE在90%至92%之间波动；使用草酸配制的电解液则稳定维持在约89%，表明所有电解液均表现出良好的循环稳定性。而且，与柠檬酸和乳酸体系相比，基于VOSO₄的电解质表现出更低的CE（约82–84%）、VE和EE，表明有机酸还原策略，特别是柠檬酸，不仅消除了VOSO4原料的高成本，而且提供了优异的电化学性能，验证了所提出的基于V2O5的制备路线的实际优势。 核心结论 本研究系统探讨了基于有机酸的还原法制备VRFB电解质，证实柠檬酸是传统草酸的更优替代品。柠檬酸的多齿配位结构（包含三个羧基和一个羟基）使其兼具高效还原剂和稳定配体的双重功能。这种分子结构仅需0.6摩尔当量即可在常温下将V2O5完全还原为VO2+，转化效率达99%，较使用草酸可降低约60%的试剂成本。所得电解质展现出卓越的物理化学性能：粘度最低（3.16mm²s-1）、导电率最高（323.5mScm-1）且VO2+扩散速率显著提升（1.85×10-6cm²s-1）。此外，柠檬酸体系在7天内保持98%的钒浓度稳定性，在200次充放电循环中实现75.6%的容量保留率，EE稳定在70%左右。拉曼光谱分析证实强多齿配位能有效包裹VO2+，显著抑制草酸基电解质常见的有害聚合与沉淀反应路径。

第一作者：蒋溢 通讯作者：赵天寿 讲席教授（南方科技大学） 通讯单位：南方科技大学 DOI:10.20517/energymater.2026.90 感谢南方科技大学赵天寿院士团队（第一作者：蒋溢）供稿！ 工作简介 锌基液流电池（ZFBs）因其高安全性、低成本和高能量密度，被视为一种有前景的储能技术。然而，在充电过程中，锌金属容易在负极上不均匀沉积，从而形成不良的枝晶。这些枝晶的生长可能穿透隔膜，导致内部短路，最终引发电池失效。本文阐述了锌枝晶形成的机制，并总结了其对电池性能和稳定性的不利影响。随后，文章回顾了目前的研究中，抑制枝晶生长的主要策略，包括电解液优化以及电极和隔膜的改性。最后，本文展望了未来针对ZFBs枝晶抑制策略的发展前景。 图1.二维平面上的枝晶生长 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》 研究背景 锌基液流电池（ZFBs），尤其是锌–溴和锌–铁液流电池，因其低成本和高能量密度而受到广泛关注。其更高的能量密度减少了电解质体积和系统占地面积，使其在分布式、用户侧及住宅储能应用中具有吸引力。锌基电解质的可回收性进一步支持了其在可持续储能应用中的潜力。尽管存在这些优势，锌枝晶的形成严重限制了ZFBs的实际应用。在充电过程中，锌离子在锌阳极上的不均匀传输、成核和沉积可能产生凸起的沉积物，进而逐渐发展为枝晶。这些枝晶可能穿透隔膜，引发内部短路，最终导致电池失效。此外，枝晶化会增加锌的电化学活性表面积，加剧副反应氢气析出，从而降低库仑效率，加速容量衰减，缩短系统使用寿命。为此，研究人员已提出多尺度抑制枝晶的框架，涵盖电解质调控、阳极改性以及隔膜设计。然而，目前提出的抑制机制、适用的工作条件以及性能评估标准仍存在较大差异。这些差异阻碍了所报告策略之间的直接比较，并使技术上和经济上可行的工程解决方案的识别变得更加复杂。因此，亟需对主要抑制策略的优缺点进行批判性比较，并提出更具可重复性和可比性的评估框架。 核心内容 1.枝晶形成的机制和有害后果 在ZFB的充电过程中，负极三维导电基底上的Zn²⁺被还原为金属锌。微米级表面粗糙度、残留氧化物以及暴露的碳纤维尖端会几何上增强局部电场，从而产生明显的尖端效应。在高电流密度下，电极表面附近Zn²⁺的快速耗尽会导致浓度极化，使沉积过程从动力学控制转变为混合型电化学–质量传输控制。由此产生的过电位增加会呈指数级加速晶核生成速率，有利于瞬时晶核形成，并促进锌在晶核生成势垒较低的表面凸起处沉积。随后，锌原子沿六方密堆积锌的<>晶向以择优生长的方式沉积，同时受到局部pH升高和电场梯度的持续驱动，朝膜方向移动。最终，逐渐形成直径约50–200纳米、长度数微米的针状或松树状枝状结构[图2]。 图2.非缺陷三维碳毡（CF）上锌的聚集及其后续不均匀生长的示意图 锌枝晶的形成和持续生长会对电池性能和安全性造成严重影响。一旦枝晶穿透隔膜并与正极电解液中的溴或铁络合物直接接触，便可能发生内部短路，导致电池电压骤降，库仑效率接近零。此外，枝晶断裂会产生悬浮在电解液中的“死锌”颗粒，降低锌的利用率并增加容量损失。同时，枝晶生长会逐步破坏负极基底表面的平整性，使后续锌沉积变得越来越不规则。 因此，由于枝晶的生长，系统的循环寿命可能会急剧下降，而维护成本也可能显著增加，从而严重阻碍ZFBs在储能领域的大规模商业化应用。   2.枝晶抑制策略 为了抑制枝晶生长并提高ZFBs的能量效率，研究人员开发了多种针对不同电池组件的策略。目前的主要方法包括电解液调控、电极改性以及隔膜优化等。这些策略能够提升能量效率，并为未来的研究提供宝贵的方向。 （1）电解液调控 电解液在ZFB中作为离子传导介质，同时提供电池运行所需的活性物质。大量先前的研究表明，调控电解液是抑制枝晶生长的有效策略。通过调节电解液的性质，可控制电化学反应环境，从而抑制枝晶的形成。该方法通常包括引入功能性添加剂或直接改性电解液成分。已报道的电解液改性策略包括添加亲水性溶剂、使用磷酸盐，以及开发液态金属电解液。 ①亲水增溶剂 亲水增溶剂是电解质添加剂，在醋酸锌电解质中具有很好的效果。醋酸锌成本低廉且对环境友好，但其水溶性差限制了实际应用。为解决这一问题，可采用由醋酸钾、尿素和乙酰胺按摩尔比10:10:8组成的亲水增溶剂，用亲水官能团取代疏水的溶剂层，从而将醋酸锌转化为亲水配位结构。此外，亲水增溶剂引入的额外醋酸根离子可部分替代锌离子周围原始溶剂层中的水分子，使配位方式从双齿型转变为单齿型，显著提高醋酸锌浓度，从1.6 M提升至23 M。较高的Zn²⁺浓度也有助于实现更均匀的锌沉积，并降低过电位。使用亲水性溶剂后，由于电解液中锌盐浓度高且Zn²⁺迁移数大，沉积的锌在400次循环后仍保持致密、光滑的形态，从而提高了锌沉积/析出的均匀性，并有效抑制枝晶生长。即使经过4000次循环，仍可保持初始容量的70%。 ②锌–焦磷酸配合物 在传统的溴化锌电解质中，每个锌离子与6个水分子配位[图3A]，主要的Zn-O键峰出现在1.99 Å处[图3B]，容易形成锌枝晶。图3C展示了水合锌离子的优化结构。本研究中，为创造有利于均匀锌沉积并有效抑制枝晶生长的强配位环境，将氯化锌与焦磷酸钾螯合，形成锌–焦磷酸盐复合阳极电解质[图3D]。在此条件下，从锌离子处出现一个新的峰，位置为1.7 Å[图3E]，Zn-O配位数降至4。图3F显示了焦磷酸锌的优化结构。此外，该阴离子体积大且带高负电荷，能有效阻碍锌离子通过阳离子交换膜的迁移，从而从根本上阻止锌离子的扩散。同时，这种复合阳极电解质调控了锌析出的热力学过程，实现了无枝晶的致密沉积。结果，锌的沉积/剥离电位降至 -1.08 V，电池电压从 1.29 V 提升至 1.61 V，提升了 24%。即使在高电流密度 200 mA cm⁻² 下，电池在 250 次循环后仍能保持超过 97% 的容量保留率，峰值功率密度达到 606.5 mW cm⁻²，远超传统锌负极电池的性能极限。 图3.Zn(H2O)62+和Zn(PPi)26-的理论计算结果 ③液态金属电解液 液态金属具有较低的熔点，且在室温或接近室温时仍保持液态，表现出优异的流动性与金属导电性。其中，基于镓的液态金属（Ga-LMs）因其低毒性、固有安全性、自修复特性以及与其他金属元素的良好兼容性而尤为前景广阔。共晶Ga-In-Sn液态金属体系能够溶解锌，使锌从固态沉积状态转变为液态金属形态，最终形成共晶Ga-In-Sn-Zn液态金属[图4A和B]。该体系对应的电池性能如图4C所示。在此系统中，传统的固–液锌沉积/剥离工艺被有效转化为液–液电化学反应，从而提高了锌阳极的比表面积，并缓解了固态锌堆积所带来的局限性。与多孔碳纤维电极相比，基于LM的ZFB实现了高达640 mAh cm⁻²的超高比容量（即16小时充电和约16小时放电），且平均库仑效率（CE）达到98.4%。此外，采用LM阳极的ZFB在比容量为120 mAh cm⁻²时，循环寿命可延长至180天以上（4,400小时）。 图4.液态金属（LM）中锌的特性 （2）电极改性 电极为电化学反应提供了电化学活性位点和质量传递通道，因此是系统中的关键组成部分。随着材料科学与工程的不断发展，电极改性已成为提升电池性能的有效策略。在ZFB中，充电过程中阳极容易形成枝晶，因此阳极优化尤为重要。目前常用的电极改性策略主要包括将金属物种键合到基底上、通过电喷雾法构建定向石墨烯结构，以及相关方法。 有限元模拟表明，石墨烯的平面孔隙能够在材料中均匀分布锌离子流，从而缓解结构应力并抑制枝晶生长。在充电过程中，形成具有适当金属对称性和晶格参数的电化学惰性界面，可有效促进锌在近无应变状态下异质外延生长，从而抑制无序枝晶生长[图5A-D]。当沉积的锌完全覆盖三维碳纤维基底后，后续沉积过程逐渐从异质外延转变为同质外延，最终形成均匀的金属涂层[图5E和F]。这种有序的界面结构为锌的沉积提供了理想的外延生长模板，并在循环过程中实现高度可逆的沉积/剥离行为。在阳极处，基于石墨烯的电极可形成锌–石墨烯键，从而精确控制锌沉积的形貌并抑制副反应。锌的外延沉积显著提高了可逆性（在1000次循环中，CE > 99%）。这种改进可能源于抑制了氢的析出及其他副反应。此外，构建宏观结构化基底并优先暴露晶格失配较小的晶面，有助于实现大面积均匀的外延沉积。这些策略为开发高能量密度、长寿命的ZFB提供了重要指导。 图5.石墨烯涂层不锈钢上锌沉积物的扫描电子显微镜（SEM）图像 另一种用于抑制枝晶的电极改性方法是利用静电作用。鉴于其广泛应用性和低成本，电喷雾技术作为一种成熟的工业技术，被特别选作三维电极界面工程的理想候选方案。静电喷涂沉积（ESD）技术可用于在锌阳极表面构建三维多孔还原氧化石墨烯（rGO）涂层。这种三维多孔的rGO层不仅为锌离子提供了丰富的传输通道，还能均匀化界面电场分布，从而有效抑制枝晶生长和侧反应。通过调节静电喷涂的时间和流速，可精确控制石墨烯的沉积量，从而实现薄层、高度有序的石墨烯结构的形成。该方法即使在高比容量（25 mAh cm⁻²）和高功率密度（115

第一作者：杨弼凱 通讯作者：李海滨 通讯单位：上海交通大学 DOI：/10.1016/j.jpowsour.2026.240996 工作简介 与常规膜相比，基于ePTFE增强的复合膜具有优异的机械耐久性，表现出显著降低PFSA膜的过度溶胀以提高PFSA膜的尺寸稳定性，从而产生优异的功率性能。虽然单层ePTFE增强技术可有效提高PFSA膜的机械耐久性，然而其对PFSA膜耐久性的提升仍然存在一定局限性。因为在VRFB的循环机械载荷以及酸性氧化性环境中，单层ePTFE增强型PFSA膜仍然存在一定的机械衰减。鉴于此，本研究提出双层ePTFE增强策略，设计了双层增强膜结构，以研制具有更高机械耐久性的ePTFE增强型PFSA膜。通过溶胀率、质子电导率、机械性能、电化学化性能等表征及测试手段，研究双层ePTFE增强骨架对PFSA膜物化性能、电化学性能和机械耐久性的影响机制。 感谢上海交通大学李海滨团队（第一作者：杨弼凱）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 全氟磺酸膜如 Nafion(杜邦)具有化学稳定性高、电导率高和机械性能好等优点, 因此是当前 VRFB 中所广泛使用的商业化隔膜。然而, Nafion 用于 VRFB 时存在着钒离子渗透率高和成本高两大主要缺点, 严重制约了 VRFB 的商业化进程。为了提高PEM膜的机械耐久性，主流的方法是在PEM膜中引入一层ePTFE聚合物增强骨架，约束PEM膜的过度溶胀，提高PFSA膜的尺寸稳定性，进而增强PFSA膜的机械耐久性。膨体聚四氟乙烯(ePTFE)微孔薄膜通常采用PTFE浆料挤出拉伸工艺制得。PTFE的分子框架由碳骨架、C-C键、C-F键以及周围环绕的F原子构成。外围的F原子对碳骨架形成保护。这种牢固的分子结构使得ePTFE膜具备了优异的物理和化学稳定性。研究表明，ePTFE骨架的引入可使PEM膜的寿命提升一个数量级。 虽然单层ePTFE增强技术可有效提高PEM膜的机械耐久性，然而其对PEM膜耐久性的提升仍然存在一定局限性。这是因为在循环机械载荷和钒离子电解液的腐蚀性环境下，单层ePTFE增强型PFSA膜反复溶胀和收缩，离聚物和单层ePTFE骨架之间存在不一致的形变，导致离聚物与ePTFE骨架之间产生频繁的应力。鉴于此，为了实现PEM长寿命的目标，进一步提升单层ePTFE增强型PFSA膜的机械耐久性是十分必要的。 ePTFE聚合物骨架是ePTFE增强型PFSA膜中的关键材料，其性能直接决定了增强型PFSA膜的尺寸稳定性和机械强度，进而主导着增强型PFSA膜的机械耐久性。因此，可以预料，增加ePTFE增强体的层数可更有效地提升PFSA膜的机械耐久性。然而，相关研究十分匮乏。 鉴于此，本研究提出双层ePTFE增强策略，以研制具有更高机械耐久性的ePTFE增强型PFSA膜。两个ePTFE层和三个离聚物层交替排列,这种双层ePTFE增强复合薄膜已通过本研究的溶液浇铸法成功制备。通过表征及测试手段，研究双层ePTFE增强骨架对PEM膜物化性能、电化学性能和机械耐久性的影响机制。结果表明，这种设计策略有效地增强了PEM的尺寸稳定性，从而使其在长期循环实验中能有更长的循环寿命。此外，两层膨体聚四氟乙烯增强材料的引入显著降低了钒离子渗透从而增强了PEM的机械耐久性。同时两层PEM的增强更有益于延缓ePTFE与PEM层的剥离，具体而言，本研究中采用的增强方法代表了一种简易有效的方法，适合于大规模生产。 核心内容 1.改性增强膜的具体制备    图1 双层增强膜的详细制备步骤 双层ePTFE增强膜PEM-DR的具体制备过程如下;首先将第一PFSA溶液层浇铸在玻璃基底上，厚度为167 um。然后迅速施加第一片ePTFE膜以覆盖PFSA溶液层。再在第一ePTFE膜层上浇铸厚度为167 um的第二PFSA溶液层。然后施加第二片ePTFE膜以覆盖第二PFSA溶液层，并使其与第一片ePTFE膜垂直对齐。接着将第三PFSA溶液层浇铸在第二ePTFE膜层上，保持总厚度为500 um.最后，对浇铸膜进行与原始PFSA膜所述相同的热处理过程，以提供双层ePTFE增强膜。   2.物理性能评估 图2 (a)各种膜的应力–应变曲线和 (b) 拉伸强度值；(c) 各种膜的钒电阻测试结果；(d) 各种膜在钒电池（VRFB）中的质子电导率和面电阻；(e) 各种膜的热重分析（TGA）曲线； 文章通过拉伸、钒渗透、质子传导、热重多项测试，系统探究膨体聚四氟乙烯（ePTFE）增强层层数对全氟磺酸质子交换膜综合性能的影响。力学拉伸结果显示，引入单层ePTFE 骨架后，复合膜力学性能相比纯对照膜明显上升，根源在于 ePTFE 自身刚性分子主链与稳定共价键带来优异本征强度；在此基础上增设第二层增强层的双重复合膜，屈服强度与弹性模量可实现进一步提升，双层骨架能更好束缚拉伸状态下的聚合物链段，显著抑制基体弹性形变，力学强化效果优于单层增强体系。钒阻隔性能测试表明，含 ePTFE 的复合膜钒离子渗透增速远低于未改性基准膜，双层结构的钒阻隔效果进一步提高，长期运行过程中结构稳定性更强，证明双层增强方案具备长效应用可靠性。质子传导性能方面，疏水 ePTFE 骨架不含质子传导磺酸基团，会挤占膜内空间、打断部分连续质子通道，造成膜面阻抗小幅上升、质子电导率轻微下降，但单层与双层复合膜均未出现传导性能大幅衰减的问题，膜体内仍保留贯通的全氟磺酸传导相，可形成贯穿膜厚的连续质子传输网络，在大幅提升力学强度的同时保留良好质子传输能力，实现两项性能的平衡。热重分析结果显示，所有膜样品升温过程均存在两段失重区间，液流电池常规工作区间内膜材料热稳定性良好；150℃以下的质量损失主要来自磺酸位点结合水的脱除，引入疏水 ePTFE 骨架后，膜内亲水吸附位点总量减少，同等升温条件下失水程度有所降低，两种增强膜的热稳定表现均优于未改性对照膜，整体理化综合性能更适配全钒液流电池长期使用场景。   3.电化学性能评估 本文在统一电流密度条件下，对搭载四种不同质子交换膜的全钒液流单电池开展长达800 圈的长效循环测试，通过库伦效率、电压效率、能量效率与容量保持率四项指标综合对比膜材料的电化学耐久性能。无增强纯膜与普通商用膜力学基底薄弱，随循环推进损伤持续累积，较短周期内便发生破损，钒离子跨膜互通引发大量自放电副反应，库伦效率出现异常波动，容量快速衰减，可稳定运行的周期很短。单层ePTFE 增强膜依靠增强骨架实现性能提升，前期能够维持一段稳定工况，但疏水增强骨架与全氟磺酸基体界面相容性较差，长期循环下易产生分层缺陷，结构完整性被破坏后钒阻隔能力大幅下滑，各项效率出现断崖式衰减。双层ePTFE 复合膜初始阶段受多层骨架挤占质子通道影响，电压效率略低于单层膜，但其双增强结构显著提升膜整体机械强度与致密程度，长效钒阻隔能力大幅上升，能够有效缓解浓差极化，抑制自放电带来的负面影响。全程双层膜库伦效率维持平稳，波动极小；综合能量效率始终优于另外三类膜，即便循环中后期仅出现小幅波动，整体维持较高水平。容量保持维度，双层膜活性钒损耗速度最慢，在高酸性氧化电解液环境中结构不易劣变，尺寸稳定性突出，可大幅延缓容量衰减，最终实现远高于其余三种膜的循环寿命。综合四项电化学指标能够证实，双层ePTFE 增强改性方案可同步提升膜的力学稳定性、钒离子阻隔能力与长效电化学综合表现，在全钒液流电池长时间工况下具备明显应用优势。 图3四种不同隔膜组装的全钒液流单电池在高电流密度下、400圈长周期循环性能：(a)库仑效率，(b)电压效率，(c)能量效率 核心结论 采用溶液浇铸法制备了具有双层ePTFE骨架的增强PFSA膜（命名为PEM-DR）。与用单层ePTFE骨架增强的PFSA膜（指定为PEM-SR）相比，PEM-DR显示出显著改善的机械性能、更低的溶胀率和更高的尺寸稳定性。与PEM-SR相比，在PEM-DR中引入两层的ePTFE层虽略微影响了其导电性,反而显著提高了PFSA膜的机械耐久性从而提高液流电池的输出性能。在长期循环中，PEM-DR显示出极小的指标衰减，优异的电池性能。将PEM-SR和PEM-DR在长期循环前后的表面形貌的比较进一步表明，双层增强方法赋予了更强的膜尺寸约束，更有效地限制了PFSA膜在循环载荷以及酸性氧化性条件下的溶胀，从而延缓了膜的机械降解。总之，这种双层ePTFE增强策略为开发具有高机械耐久性的先进PEMs提供了新的视角。

第一作者：黑福前 通讯作者：张一敏 通讯单位：武汉科技大学资源与环境工程学院 工作简介 具有较高催化活性的金属基催化剂在强酸性电解液中易发生溶解，产生金属杂质并影响电池长期运行稳定性。钒基材料具有优异元素兼容性已逐渐成为VRFB电极改性的重要研究方向。本研究采用碳热还原法，以V2O3和乙炔黑为原料合成氮碳化钒（VCN）粉末。通过用VCN粉末和碳纳米管（CNT）协同修饰石墨毡（GF），成功制备了VCNT@GF复合电极，并将其应用于VRFB。试验结果表明，由于正极电解液在0.4-1.4 V电位范围内稳定性不足，VCN@GF电极不适合作为VRFB的正极材料。相比之下，VCNT@GF电极在-0.8到-0.1 V的电位范围内对V2+/V3+电对表现出优异的催化活性。以VCNT@GF作为负极组装的VRFB，在180 mA·cm-2下实现了82.8%的电压效率和78%的能量效率。经过200次充放电循环测试后，VCNT@GF电极的电压效率和能量效率均保持稳定，表现出良好的循环性能。 相关成果以“VCN Modified Graphite Felt Electrodes for Vanadium Redox Flow Batteries”为题发表在Electrochimica Acta期刊上。 感谢武汉科技大学张一敏团队（第一作者：黑福前）供稿！ 本文所用 快拆型液流单电池测试夹具（KCB-CZ）  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 金属催化剂对V2+/V3+具有优异的催化效果。然而，金属基催化剂在强酸性电解液中易发生溶解，产生金属杂质可能影响电池长期运行稳定性。钒基材料具有优异元素兼容性已逐渐成为VRFB电极改性的重要研究方向。 本研究中，武汉科技大学张一敏团队通过浸渍法成功在GF表面负载碳氮化钒（VCN）和碳纳米管（CNT），制备出了VCNT@GF改性电极。引入CNT不仅改善了VCN在GF表面负载不均匀的问题，还进一步协同VCN促进了钒离子反应。VCN在0.4-1.4V电位范围内电化学稳定性较差，因此不适合作为VRFB正极材料。然而，VCN对V2+/V3+电对展现出优异的催化活性。EIS测试进一步证明，VCNT@GF电极的溶液电阻和电荷转移电阻显著降低，为V²⁺/V³⁺氧化还原对提供了更高效的电子传输路径。在180 mA⋅cm-2下，使用VCNT@GF作为负极的VRFB实现了82.8%的电压效率和78%的能量效率。在经过200个循环后，电池的电压效率和能量效率没有下降，显示出良好的循环稳定性。 核心内容 1.材料表征 图1. 电极的SEM图和EDS映射：(a) GF, (b) VCN 粉末, (c) CNT@GF, (d) VCN@GF, (e) VCNT@GF 的 SEM 图像；(f1) VCN 粉末和 (f2) VCNT@GF 的 EDS 映射图 图1显示了VCN粉末和改性GF的SEM图。从图1a可以看出，GF的表面相对光滑。VCN粉末呈聚集颗粒状（图1b）。图1c显示CNT以管状结构吸附在GF上。图1d显示VCN以聚集颗粒的形式吸附在VCN@GF的表面。在VCNT@GF表面，由于VCN颗粒与碳纳米管的管状结构相互交织，VCN颗粒分布更加均匀（图1e）。通过EDS分析了VCN和VCNT@GF的元素分布。图1f显示，在VCN和VCNT@GF中V元素和N元素的分布有一定的相关性，这表明VCN已成功加载到GF上。 图2. (a) VCN 粉末和改性GF 的 XRD 图谱，(b) XPS 光谱，VCN粉末的高分辨率光谱： (c) V2p，(d) N1s，(e) O1s，(f) VCN 粉末、CNT、VCNT@GF和 GF 的比表面积 通过XRD检测VCN的物相组成（图2a）。VCN 峰的强度和位置与 V6C5（JCPDS 编号 01-080-2287）和 VN（JCPDS 编号 01-78-1315）非常匹配。在 VCN@GF 和 VCNT@GF 中也检测到了 V6C5和 VN 的晶相，确认了 VCN 成功负载到 GF 上。对VCN粉末和改性GF进行了XPS分析（图2b）。在VCN粉末、VCN@GF和VCNT@GF样品中，V、N、C和O被确定为主要组成元素。在VCN粉末的高分辨率V2p光谱中（图2c），514.1 eV和521.7 eV对应V-N，516.1 eV对应V-O-N，517.5