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第一作者：胡议阐，闵志雯
通讯作者：梁国进，孙源淼
通讯单位：深圳理工大学，中国科学院深圳先进技术研究院成果简介水系锌溴液流电池因其本征安全性、成本优势及较高的能量密度而被视为电网储能的有前景选择。然而，由于不可控的锌枝晶生长和析氢反应导致的不可逆副反应，该体系仍面临能量/功率密度较低以及循环稳定性不足的问题。在本研究中，开发了一种具有高度可逆性的碳毡电极，即通过有效的原位预沉积策略，在电极表面均匀分布纳米级铅（Pb）颗粒。由于丰富的锌亲和性Pb纳米颗粒作为成核位点，有效诱导了均匀的锌沉积，并实现了无枝晶的沉积形貌。此外，Pb修饰电极还表现出更高的析氢过电位，从而有效抑制了氢气的析出。得益于此，基于该修饰电极的锌溴液流电池在累计镀锌容量达到23 Ah cm⁻²时，稳定运行超过 2300小时，且平均库仑效率超过97.4%。本工作为锌基液流电池中高可逆性锌电极的设计提供了有益的设计思路与启示。
感谢成会明院士团队梁国进老师校稿！
本文所用锌溴隔膜材料
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（备注：单位名称姓名电话、进群）研究背景调控锌的沉积行为以实现均匀的锌沉积，并有效抑制析氢反应，对于实现锌溴液流电池（ZBFBs）长循环寿命和高能量输出至关重要。为提升锌负极的可逆性，研究者提出了多种策略，主要集中在电解液、隔膜以及电极材料的优化方面。关于电解液的调控，通常通过引入有机添加剂来改善锌负极性能，然而，这往往会以增加电压极化为代价。另一方面，尽管开发新型隔膜（如氮化硼复合隔膜和带负电荷的功能隔膜）能够有效防止锌枝晶刺穿隔膜，从而延长电池循环寿命，但在当前集流体上实现均匀锌沉积仍然具有较大挑战性。为进一步提高液流电池体系中锌负极的可逆性，研究者们已尝试对广泛应用的碳毡（CF）集流体进行功能化改性，以实现锌负极无枝晶的沉积形貌。例如，锡、钛以及银等特定金属被利用磁控溅射技术沉积在碳毡表面。所获得的复合碳毡电极不仅提供了更多的锌成核位点，还具有更高的析氢反应过电位，相较于纯碳毡电极，能够有效促进均匀的锌沉积并抑制氢气的析出。然而，与对照样品相比，这些方法在电池循环寿命方面的提升依然有限。此外，磁控溅射技术依赖于昂贵的专用设备，且工艺复杂、耗时，难以满足大规模应用的需求。因此，开发一种经济高效且操作简便的碳毡电极制备方法，以实现锌负极的高度可逆性，仍是亟需解决的重要课题。
在锌基电池的性能评价中，累积沉积容量（CPC）被认为是衡量锌在多次沉积/剥离循环中总量的关键指标之一，较高的CPC值意味着电池具有优异的循环稳定性和可逆性，从而实现高能量密度和稳定的能量输出。不幸的是，据已有文献报道，由于锌负极侧存在不可逆锌枝晶的生长以及竞争性的析氢反应，ZBFBs的 CPC 值通常较低（大多数低于 10 Ah cm⁻²）。在水系锌基电池中，通过置换反应或其他沉积技术，将异质金属（如铅、锡、铋和铟）沉积在锌电极或集流体表面，已被证明是一种有效提升锌负极可逆性的策略。具体而言，原位预沉积的锌亲和性金属能够诱导锌在电极表面形成均匀的沉积形貌，从而有效抑制枝晶生长，提高电极的循环稳定性和反应可逆性。核心内容1. Pb@CF 复合电极的工作原理
通过开发一种原位电沉积工艺，成功制备了Pb@CF复合电极。其中，未经过修饰的电极记为CF，而含有Pb纳米颗粒的电极记为Pb@CF。具体而言，在含有微量Pb²⁺（1...
第一作者：王刚
通讯作者：王刚&王瑞林
通讯单位：四川大学成果简介近年来，磺化聚酰亚胺（SPI）膜因结构可灵活设计、合成简单、质子电导率高等优势被用作钒液流电池隔膜材料。但为了提高SPI膜的稳定性，通常采用成本较高的酸酐为原料，导致SPI膜的成本偏高，这不利于钒液流电池的发展。为此，四川大学王刚&王瑞林教授团队通过在SPI主链引入低成本刚性的苝-3,...
第一作者：李来熙/卜然
通讯作者：张兵/陆盈盈/程豪
通讯单位：浙江大学成果简介浙江大学杭州国际科创中心程豪研究员联合张兵研究员、陆盈盈教授团队采用低温结晶方法（LTCM）合成了一种结构致密、垂直定向的多功能自支撑COF膜TpPa-SO₃H...
第一作者：何思琪
通讯作者：李昊龙
通讯单位：吉林大学
感谢吉林大学李昊龙教授团队（第一作者：何思琪）校稿！成果简介未来社会的可持续发展取决于先进的储能技术。钒氧化还原液流电池（VRFB）因其高容量、长寿命、快速响应和安全性而成为大规模、长时储能的首选解决方案。质子交换膜（PEM）是VRFB的关键部件，在传导质子和防止钒离子交叉方面起着至关重要的作用。目前，以Nafion为代表的全氟磺酸膜是VRFBs中最常用的PEM。然而，钒离子（~0.6...
第一作者：朱诗雨
通讯作者：陈宏宁
通讯单位：深圳大学成果简介高容量、低成本的碱金属水系氧化还原液流电池（ARFB）对于大规模储能具有重要意义。其中，Sn基液流电池因其活性材料的高溶解度和枝晶形成少的优点，受到了越来越多的关注。然而，Sn基RFBs的稳定性和反应机理仍需进一步研究。本文，深圳大学陈宏宁团队分别在阴极电解液和阳极电解液中设计和演示了K4[Fe（CN）6]和K2Sn（OH）6活性物质，实现了高容量和低成本的碱性Sn-Fe...
第一作者：黄泽波博士
通讯作者：谢兴博士、伍建军教授
通讯单位：桂林电子科技大学、四川能投天府新能源研究院成果简介钒液流电池（VRFB）是一种新型高效能量转换与存储装置，其功率与容量相互独立，因此适用于风能、太阳能等可再生能源发电过程中的大规模储能以及电网调峰过程。然而，受运行条件，尤其是电解液流量的影响，其性能会受到损失。在高流量和大电流密度下，经过多次循环后，水大量从负极迁移至正极，导致电解质严重失衡，最终造成可用容量的下降。因此，通过在正负极设置不同的电解液流量，提前形成压力梯度来抑制水的大量迁移。实验结果表明，在最佳非对称流量下，电池的充放电性能得到了改善；与对称流量相比，VRFB的效率和容量均有显著提升。其中，非对称模式2相较于对称模式，平均库仑效率提高了0.94%，能量效率提高了2.05%，容量保持率提高了9.66%。研究表明，非对称电解液流量设计能够有效提升电池的整体性能。
相关研究成果以“Performance...
第一作者：储家琛
通讯作者：马小华
通讯单位：天津工业大学成果简介在膜中引入微孔可以显著降低面阻力。固有微孔聚合物（PIMs）具有丰富的微孔和大的比表面积，是由低效的链式填料形成的，在液流电池中得到了广泛的研究。在不同类型的PIM中，Tröger碱（TB）由于其富N的聚合物框架对钒离子的阻断作用，在VRFB中具有很大的潜力。本工作为了详细分析微孔隙度对阴离子交换膜性能的影响，以2，6(7)-二胺–三蝶烯（TDA）和2，6(7)-13三胺–三蝶烯（TTA）为单体，通过原位交联策略合成了一系列具有三维网络的新型Tröger基膜（DTTB-Xs），并通过碘甲烷处理获得了季铵化膜（QDTTB-Xs）。通过改变单体配比，可以精确控制孔径分布和交联度。所得膜具有良好的选择性和化学稳定性。低面电阻得益于丰富的微孔和富N聚合物骨架的存在。共价交联的聚合物网络具有较好的化学稳定性。本文对其物理和电化学性能进行了系统的研究。阐述了微孔对电池性能的影响机理。
相关成果以“In-SituCrosslinking...
第一作者：张舒雯
通讯作者：王刚
通讯单位：四川大学成果简介随着液流电池技术的发展，作为液流电池储能先驱的铁铬氧化还原液流电池（简称铁铬液流电池或ICRFB）重新引起了人们的研究关注。尽管它们具有显著的成本优势，但由于离子交叉渗透而导致的容量下降仍然是其商业化的主要障碍。此外，目前关于ICRFB非氟离子交换膜材料的报道较少。为此，四川大学王刚&王瑞林教授团队首次将共价有机骨架磺化席夫碱网络（SSNW）引入磺化聚酰亚胺（SPI）中，制备了一种用于ICRFB的新型SPI/SSNW复合膜。SPI和SSNW中的-SO3H基团与SPI中的氟原子和SSNW的氮原子形成的氢键网络，结合SSNW的尺寸排斥效应，有效地阻碍了Cr3+和Fe3+的交叉渗透，并通过静电势计算结果进行了进一步分析。单电池性能测试表明，组装SPI/SSNW1%膜的ICRFB在80mA...
第一作者：黄泽波博士、刘沂林
通讯作者：谢兴博士、伍建军教授
通讯单位：桂林电子科技大学成果简介钒液流电池（VRFB）是实现大规模、长期能量储存的重要技术。在其各个组成部分中，流场结构是影响电池性能的关键因素之一。本研究受到自然界叶脉优秀养分传输过程的启发，提出了一种仿生叶脉的流场设计，并创新性地在主流道中加入了导流块，旨在利用导流效应显著增强电解液的分布均匀性和传质能力。采用仿真与实验结合的方法验证该模型的有效性，并通过长时间充放电循环实验验证了电池的性能。分析结果表明，在相同条件下，本研究的能量效率相比蛇形流场提高了1.983%，比基础设计提高1.11%。该设计机制有效改善了VRFB中活性物质的传输特性，为未来流场结构的设计提供了参考。
相关研究成果以“Design...