新闻资讯
第一作者：马晓涵
通讯作者：范永哲
通讯单位：河北工业大学
DOI：10.1021/acsaem.6c01056成果简介本研究通过实验与模拟相结合的方法，探究了ZnCl2添加剂对全钒液流电池（VRFB）电解液性能的影响机制。模拟计算表明，ZnCl2通过Zn2+与Cl－的协同作用重构了VO2+的溶剂化结构，从微观层面抑制了离子团簇的形成。实验结果表明，添加3%...
第一作者：王伟，张少坚
通讯作者：乔世璋
通讯单位：阿德莱德大学
DOI：10.1021/jacs.6c03936成果简介锌溴液流电池因安全性高、成本低、结构易规模化等优势，被认为是面向电网级储能的潜力技术。然而，其实际应用仍受到正极多溴离子穿梭、负极锌枝晶生长及析氢副反应等问题限制。本研究提出了一种双域调控策略，引入乙酰胆碱阳离子（ACh+）作为双功能电解液添加剂，同时稳定正负两极反应。在正极侧，ACh+中的季铵基团可与充电生成的多溴离子络合，增大其分子尺寸，从而有效抑制多溴穿梭；在负极侧，ACh+的乙酰基可快速吸附于锌表面，构建贫水界面，促进均匀锌沉积/剥离并抑制析氢。得益于此，锌溴液流电池循环寿命由80圈提升至超过6400圈，提升近80倍，并实现128...
第一作者：王春林
通讯作者：王超、张丽敏
通讯单位：中北大学
DOI：10.1016/j.cej.2026.178282成果简介针对商业化全钒氧化还原液流电池(VRFB)离子交换膜存在的钒渗透严重、制备成本高、尺寸稳定性差等突出问题，本研究采用溶液共混–浇铸法，将经烷基链与氟化改性的功能化共价有机框架(F3COF-TB)引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)基体，制备得到高性能复合离子交换膜。本研究创新性构建了“空间限域–静电排斥”双功能离子传输通道，首次揭示了功能化共价有机框架(COFs)的负载阈值效应，并提出三维协同传输模型，填补了COFs基材料在VRFB离子选择性传导领域的研究空白。系统表征结果表明，COFs在膜内实现均匀分散，界面非共价相互作用显著提升了膜的机械强度与尺寸稳定性。掺杂1...
第一作者：魏志权
通讯作者：支春义
通讯单位：香港城市大学
DOI：10.1088/2752-5724/ae7e99
感谢香港城市大学支春义团队（第一作者：魏志权）校稿！工作简介本文系统综述了水系锌基液流电池中的失效机制及最新缓解策略，重点探讨了锌沉积/析出不均匀性、副反应以及交叉/穿梭现象等核心挑战，并介绍了电解液调控、电极结构设计、化学侧交叉控制以及膜/隔膜工程方面的最新进展。同时，文章还深入分析了界面稳定性、传输选择性、离子导电性和全电池性能之间的相互关联与权衡关系。最后，建议未来的研究方向集中在实际条件基准测试、静态电池中开发的策略的强制流动验证、可靠的充电状态和健康状态诊断和控制，以及开发真正可流动的含锌储能器，以实现实用的锌基液流电池。
《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景各类电化学储能方案中，水基氧化还原液流电池（ARFBs）凭借固有的安全性及灵活的系统设计，在电网级储能领域尤为引人注目。然而，广泛应用仍受到多重因素制约，包括能量密度限制、系统成本、活性物质交叉迁移、电解质形态/平衡问题以及长期自放电现象。例如，近期对钒基液流电池的研究表明阳极液与阴极液中的钒配位化学特性、氧化还原平衡状态以及自放电反应均可能影响电荷保持能力及长时或季节性储能性能，即便交叉迁移并非唯一的衰减途径。最新研究进一步指出，水溶液狭窄的电化学稳定性窗口会限制工作电压；同时，水基电解液中活性物质浓度相对较低也制约了体积能量密度，从而导致系统体积增大和成本上升。在此背景下，水性锌基FBs已成为一类有前景的ARFB，因为锌含量丰富、成本低廉且相对温和，Zn/Zn2+提供了一种低电位、高容量的负极，可以与各种阴极电解液配对。核心内容1.液流电池化学体系的比较评估图1与水系锌基液流电池相关的代表性氧化还原电对及液流电池化学体系的比较
图1a对比展示了代表性氧化还原电对及其电位范围。总体而言，高电位阴极材料更有利于提升电池电压，但实际应用效果取决于电解质的相容性以及水介质中的副反应。锌基体系具有显著优势：锌负极可提供足够低的电位（在碱性介质中甚至比更负的锌酸盐/Zn电对更具优势），从而支持多种阴极材料实现高电池电压。相比之下，全钒体系和铁基体系虽具备成熟的氧化还原电对，但电压窗口较窄；而非水系体系虽能实现高电压，却往往会在成本、反应动力学及电解质处理方面带来额外挑战。
图1b比较了代表性盐类/前驱体的溶解度数据，可作为电解质浓度潜力的实际指标。许多传统水系体系受到溶解组分浓度限制的影响，直接制约了体积能量密度。相比之下，锌基化学体系具有两大优势：(i)锌–溴/锌–碘体系中采用高溶解度卤化物电解质；（ii）负极可实现锌的剥离/沉积反应，从而降低对溶解阳极液容量的依赖。这些特性使得锌基液流电池在追求更高能量密度方面具有明显优势。铁基和钒系仍然是重要的基准，但它们的可用浓度窗口通常较窄。有机体系可进行分子层面的工程设计，但实际应用中往往需要同时平衡其浓度与稳定性。
当综合考虑反应动力学、成本及环境兼容性时，这种权衡关系更为明显（图1c）。多硫化物/卤素体系虽具有良好的溶解性和具有竞争力的成本优势，但环境影响及物种管理问题仍不容忽视。从可持续性角度而言，有机氧化还原型液流电池材料颇具吸引力，但长期分子稳定性和电极界面渗透控制仍是关键挑战。非水系液流电池材料在电压性能方面前景广阔，但常受溶解度较低、反应速率较慢以及电解质成本较高的限制。钒基体系仍是目前最成熟的基准方案，但钒元素的成本高昂及资源供应波动性仍促使人们寻求替代方案。
在锌基体系中，适用的应用场景也取决于化学特性。锌–碘液流电池因其碘化物电解质具有高溶解度和高理论容量而适用于高能量水相储能，但需要严格控制多碘化物穿梭效应及电解质失衡；锌–溴液流电池采用相对成熟且低成本的卤素化学体系，具备高功率潜力，但溴的挥发性、腐蚀性以及多溴化物渗透问题对封装、络合及膜选择性提出了更高要求；相比之下，锌–铁液流电池因铁基氧化还原物种成本低且挥发性小，更适用于安全、低成本的固定式储能；而锌–锰液流电池虽可提供更高的电压/容量，但需精确控制锰形态、pH敏感性以及沉积/溶解的可逆性。因此，锌基液流电池体系的选择应基于目标应用需求，在能量密度、成本、安全性、渗透耐受性及系统维护要求之间取得平衡。在组分层面，使用低成本盐类和低剂量添加剂时锌基液流电池的成本优势最为显著，但可通过使用高浓度卤化物电解质、螯合剂、有机配体或改善溶解性、锌可逆性及渗透抗性的功能添加剂来部分抵消该劣势。因此，溶解度和稳定性的提升需与添加剂用量、电解质可回收性、膜/中间层成本以及加工可扩展性一并评估。
总体而言，水基锌基液流电池在五项评估标准中均展现出最为均衡的性能表现（图1c），解释了其作为实现高能量密度、低成本液流储能技术的实用方案日益受到关注的原因。
2.水系锌基液流电池中的失效机制
如图2a所示，水性锌基液流电池的性能衰减可以从整个电池单元的角度进行分析，包括锌阳极、膜/隔膜传输层以及阴极侧反应。同时，性能下降与这些组件在循环使用及待机状态下存在的各种局限性及副反应密切相关。图2不同模块中水基液流电池的失效途径
2.1实际运行条件下锌阳极的可逆性损失
锌阳极是水性锌基液流电池中不可逆现象的主要来源（图2b）。充电过程中，由于局部电流浓度、基底异质性和电荷传输限制，锌沉积可能呈现空间不均匀性，从而导致沉积层粗糙、锌层呈苔藓状或出现枝晶生长（图2b-1）。即使在短路之前，形态演变也会扭曲局部场，并破坏随后的镀层/剥离。与此同时，HER和寄生腐蚀（图2b-2）会与锌沉积过程产生竞争，消耗电荷，并可能干扰电极表面附近的局部润湿/流体流动。此外，副反应和钝化现象（图2b-3）会阻碍电荷转移，并在锌去除不完全时留下残留的“死锌”。因此，锌阳极失效更应被视为沉积不均匀性、寄生反应及不可逆锌损失三者共同作用的结果，而非单纯由枝晶问题引起。
2.2在锌基化学体系中，活性物种发生交叉与穿梭
在锌基固态电池中，膜/隔膜相关的降解与活性物质的跨膜迁移及穿梭现象密切相关。如图2c所示，此问题往往与电荷传输阻力相互交织。然而，氧化还原活性物质在膜/隔膜中的迁移是导致容量衰减和界面不稳定的首要因素。活性物质的跨膜穿梭（图2c-1），尤其是在含有高溶解性或高流动性氧化还原物质（如卤化物/多卤化物体系）的系统中，会引发自放电、氧化还原失衡以及容量逐渐下降。除活性物质穿梭外，在渗透压、浓度梯度和电场作用下，水分子及水合离子也能通过膜/隔膜迁移。这种水传输会逐步改变电解质溶液中阳极液和阴极液的体积与浓度，导致电解质失衡、SOC偏差以及循环或待机状态下活性物质利用率的变化。在锌基体系中，此类浓度与体积变化还会进一步影响锌沉积形貌、穿梭严重程度及长期容量保持性能。当活性物质到达锌侧时，在待机或低电流运行期间可能与金属锌发生化学反应，从而加速副反应并加剧界面降解。此外，膜/分离器的传输阻力（图2c-2）可增强浓度梯度并改变离子通量分布，从而间接影响锌沉积行为。因此，活性物种的跨膜迁移与穿梭应被视为与膜相关的核心失效机制，该机制将传输效率与电池整体稳定性紧密关联。
2.3阴极侧界面与动力学失效
阴极侧的限制因素是导致全电池性能衰减的另一个重要原因，如图2d所示。在实际应用的锌基液流电池中，这些问题对于Zn–I、Zn–Fe（铁氰化物/亚铁氰化物）、Zn–Br以及Zn–Mn等氧化还原体系尤为显著。活性物质界面吸附不良与阴极反应动力学迟缓会加剧极化现象、降低活性材料利用率，并导致反应分布不均，还会通过增加浓度梯度和延长高过电位工作时间，间接加剧电荷交叉倾向和传输应力，从而影响整个电池的稳定性。因此，阴极侧的界面/动力学限制应被视为全电池性能衰减的整体机制组成部分，而非孤立的动力学缺陷。
2.4耦合降解、权衡关系与隐性故障加速效应
锌基液流电池中的性能衰减最合理的解释是一种多重权衡关系网络。抑制枝晶生长的策略可能增加界面阻抗或降低离子导电性；而限制物质渗透的选择性膜则会提高电池电阻并加剧浓度极化现象。改善锌沉积的添加剂还可能改变溶液粘度、离子形态或阴极电解液相容性。因此，若缺乏可控的操作条件和监测手段，短期循环性能提升未必能保证长期稳定性。操作流程依赖性是另一个潜在的影响因素：在温和条件下（如低比容量或连续循环）稳定的电池，在涉及待机时间、变化负载或高负荷使用等实际工况下可能迅速劣化。因此，所报道的性能提升应结合匹配的测试条件而非单纯依据循环次数来评估。
另一方面，在实际操作过程中，阳极液与阴极液之间的SOC匹配是另一个影响因素。高SOC运行或长时间处于充电状态待机时，会增加Zn-I和Zn-Br体系中氧化态聚碘化物或聚溴化物的浓度，从而加剧穿梭反应引发的自放电现象以及锌侧的副反应。在中性Zn-Fe体系中，铁氰化物/亚铁氰化物的交叉迁移、锌离子提取不完全以及锌库损耗等因素，即使在短期电压曲线保持稳定的情况下，也可能逐渐破坏阳极液与阴极液之间的氧化还原平衡。
3.解决锌阳极相关问题方面取得的进展
3.1电解质调节图3.电解质调节策略
碱性锌基液流电池的早期研究进展主要依赖有机添加剂或螯合剂来调控锌化合物化学反应、减少局部沉积并提升循环稳定性，表明简单的电解质调整就能显著影响锌界面处的成核过程、形貌特征及副反应。例如，Feng等人在碱性锌–锰液液流电池中引入EDTA作为螯合添加剂，有效调控了锌化合物化学行为并促进了更均匀的锌沉积，从而提升了循环稳定性（图3a）；Lim等人则报道了一种适用于碱性锌–铁液流电池的先进有机添加剂，该添加剂抑制了锌的局部生长并优化了锌沉积/析出行为，显著提高了电池性能与耐久性（图3b）。
近期的研究更加注重机制层面，重点探讨Zn²⁺溶剂化层、电解质形态以及界面化学。Zhao等人引入甘氨酸以调控中性锌–铁氰化物液流电池中的Zn²⁺溶剂化结构，该方法部分替代了配位水并抑制了氢电极还原反应/腐蚀现象，从而实现更均匀的锌沉积和更长的循环寿命（图3(c&d)）。Nie等人在锌–碘液流电池中设计了一种阴离子型溶剂化结构，该结构调控了锌侧溶剂化及多碘化物相关的界面行为，显著提升了锌的可逆性与循环稳定性（图3(e&f)）。此外，Xuan等人与Yang等人进一步报道了将溶剂化调控与界面控制相结合的协同电解质设计，进一步改善了可逆性（图3(g-i)）。Pagot等人的最新研究还提出了一种适用于锌–多碘化物液流电池的绿色HAc/NaAc添加剂策略：基于乙酸盐的缓冲作用与络合作用可调节Zn²⁺–I⁻配位化学，抑制氧化锌形成，并使锌沉积从树枝状生长转变为更均匀的球形形态。这种电解液调控方案显著提升了锌电镀/剥离过程的可逆性，实现了98%的CE、80%的EE以及47.4Wh...
第一作者：宋治翰
通讯作者：张本贵
通讯单位：沈阳化工大学
DOI：10.1016/j.est.2026.122865
感谢沈阳化工大学张本贵团队校稿！工作简介本研究通过将具有扩展π共轭结构的异喹啉基团接枝到刚性金刚烷骨架上，开发出一种含异喹啉功能化金刚烷的聚芳醚酮（IQAPEK）膜，从而增强阳离子位点处的电荷离域效应。此外，采用热辅助磷酸溶胀诱导微相分离策略，在相对较低的离子交换容量下构建了连续高效的离子传输路径，有效克服了低IEC膜的导电性局限。所得IQAPEK膜表现出1.23mmol...
第一作者：牛峥嵘
通讯作者：冯海涛
通讯单位：中国科学院青海盐湖研究所
DOI：10.1016/j.electacta.2026.149301
感谢中科院青海盐湖所冯海涛团队（第一作者：牛峥嵘）校稿！工作简介本研究证明乙酸铵（AMA）可作为单向分子开关，通过逐步调控Cr³⁺配位微环境来触发不可逆配体交换催化：NH₄⁺首先促使配位H₂O被Cl⁻取代，从而“激活”电活性中间体[Cr(H₂O)₅Cl]²⁺；随后乙酸阴离子（Ac⁻）置换Cl⁻，使高扩散性的[Cr(H₂O)₅(Ac)]²⁺配合物“稳定”，完成单向配体交换催化过程并增强Cr³⁺扩散。此机制使电池循环寿命延长近600倍（1000次循环后容量保持率达36%，而原始电解液在100次循环后仅保持0.06%），同时将HER过电位提升60mV，在40mA...
第一作者：Mike L. Perry
通讯作者：Mike L. Perry
通讯单位：Storion Energy
DOI：10.1149/2754-2734/ae4815
工作简介鉴于多数RFB系统需用于长期应用（如超过10至20年），选择不易降解的材料至关重要。本文提出一系列测试方法，用于针对多种潜在降解机制筛选候选RFB膜。迄今为止，RFB膜的耐久性评估通常仅限于其在正极电解液氧化环境中的化学稳定性。虽然此问题重要，但还需考虑其他膜降解机制。为加速该筛选流程，作者团队设计了一套采用加速试验或高灵敏度检测技术的测试方案，以识别可能持续更长时间的降解迹象。
《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景RFB的需求与应用前景已成为近期多篇综述文章的研究重点，这些文章主要探讨了VRFB型电池、膜改性策略以及多孔离子导电膜（ICMs）等主题。然而，这些综述文章的主要关注点始终集中在RFB膜的性能特性，对新型膜材料的耐久性却鲜有涉及或仅作简要提及。即便在那些专门探讨耐久性的研究中，相关讨论也通常局限于正极电解液高氧化环境下的化学稳定性方面。尽管确实是重要的耐久性问题，但还需考虑其他膜降解机制。其中部分耐久性问题尚未被充分认知，公开文献中尚未提出评估膜材料针对这些其他降解机制稳健性的方法。鉴于大多数RFB系统需用于长期运行（例如>10–20年），选择不会因已知RFB膜降解机制而发生劣化的材料至关重要。理想情况下，应在研究膜性能特性之前进行材料稳定性筛选。例如，膜的电阻取决于其厚度和孔隙率。此外，如前所述，性能指标的优化是一个极具挑战性的难题，往往需要耗费大量开发时间。为高效完成此类筛选，需要采用一系列加速测试或运用灵敏检测技术的膜降解测试方法，以识别那些可能持续较长时间的降解迹象。核心内容1.膜的筛选流程图1膜筛选试验流程图
简而言之，此系统性评估的目标在于筛选出具有机械稳定性、化学相容性且不易导致RFB电池性能异常下降的膜材料。为缩短耐久性评估所需时间，所有测试均采用加速应力测试（AST）或灵敏检测技术来识别可能持续存在于RFB电池中的劣化迹象。要开发有效的AST方法，需深入理解其劣化机制。
2.复合膜：加速剥离试验图2.加速膜剥离试验过程中增强膜X（上）与膜Y（下）的图像
本文展示了两种市售增强膜在实验部分所述加速应力测试中的测试结果。“膜X”增强膜在测试后保持完整，未出现可见裂纹或气泡，表明膜与增强层之间具有良好的界面粘附性；说明增强膜能够承受此类严苛测试条件，且在VRFB等渗透压差较小的环境中也不易发生分层现象。相比之下，“膜Y”则出现严重结构损伤和分层，证实膜基质与增强材料之间的粘接性能不佳会在强渗透应力条件下导致显著机械性能劣化；因此，“膜Y”未能通过本次严苛测试。
3.膜浸出试验图3.提取溶液在60°C、4M硫酸中的循环伏安图
在室温和60°C条件下，使用4M硫酸进行了膜萃取研究。在每条伏安图中，红色CV曲线对应仅使用4M硫酸的情况，蓝色曲线则代表在4M硫酸中的膜萃取过程。在“膜A”中，酸溶液与膜提取液的循环伏安曲线轨迹重叠，表明未检测到电活性物质。相比之下，“膜B”在膜提取样品中显示出氧化峰，其氧化还原电位约为1.8V（相对于Ag/AgCl）。结果表明可氧化物质从该膜中渗入硫酸溶液。膜B会向电解质释放可氧化物质，而膜A在浸泡过程中保持化学稳定性，不会向酸溶液中引入任何可检测的氧化或还原组分。图4.在分别使用4M硫酸溶液流经各电池且电池与以下结构组装的情况下，随时间变化的面电阻（ASR）变化：(a)膜A；(b)膜B
在两种情况下，膜电阻均在最初几小时内下降，可能是由于初始干燥状态的膜暴露于硫酸时发生水合作用所致。使用膜A的电池表现出更快的电阻下降速率，并在约24小时后达到稳定的低电阻值，与膜内的水合平衡状态相符；相比之下，使用膜B的电池初始电阻下降幅度较小，但在数小时酸循环作用后电阻逐渐升高，表明CV研究中鉴定出的可氧化浸出物可能对膜内的质子转运产生不利影响。虽然具体机制尚未完全阐明，但EIS实验结果表明：使用膜B的电池其膜电阻不仅更高且稳定性较差，而未采用该膜的电池（如使用膜A的电池）则表现稳定。因此，膜B未能通过此项测试。
4.氧化稳定性试验
所有完全氟化的IEM，如PFSAs型膜，均能通过此项测试。公开文献中已报道非氟化IEM在VRFB电解液中多次出现测试失败的情况，包括：SelemionCMV膜、磺化Radel膜以及磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜。在V(V)电解液中唯一通过该测试的非氟化IEM是磺化PBI膜。
5.电池电阻测试图5.非短路与短路电池在充放电过程中的电池电压(a)及电流(b)、(c)
标记为“短路”的电池干态电阻为35Ω，而标记为“非短路”的电池干态电阻为1100Ω。在恒流充电阶段，由于膜穿孔导致内部电阻降低，短路电池的电压上升速度较非短路电池更为缓慢；而在恒压阶段，短路电池维持的电流更高，且达到充电结束时的OCV所需时间略长，表明部分施加电流是通过寄生电气短路损耗掉的，而非用于活性物质的电化学转化过程。因此，与未短路的电池相比，短路电池表现出略低的CE和略高的VE。Storion将干电池电阻小于1000Ω的电池视为不合格品，因为使用当前BOM电池组件的实验室规模电池通常可构建出该电阻值或更高的电阻。此外，在此干电池电阻限值下，VE和CE的重复性均非常良好；当电阻值较低时则并非如此。结果表明电气短路会掩盖实验室规模电池中膜的真实性能。电气短路不仅增加了高性能膜筛选的复杂性，还显著影响了电池间的可重复性。核心结论鉴于大多数RFB系统均设计用于长期使用场景，因此选择不易降解或不会导致其他RFB电池组件降解的膜材料至关重要。本文推荐的测试方案可针对多种潜在降解机制对候选RFB膜进行筛选。为加快筛选流程，这些测试采用加速试验方法或高灵敏度技术来检测可能持续更长时间的降解迹象。所有这些降解机制均已在RFB膜材料中得到证实；本文还提供了通过与未通过各项推荐测试的膜材料实例，证明这些测试方法兼具实用性和可行性。本文所述的所有测试均可根据不同的RFB化学成分进行调整；如有需要，亦可修改测试条件的严苛程度及合格判定标准，以适应不同类型的电池结构或运行工况。
本文还简要探讨了如何评估RFB膜的性能，应成为下一阶段筛选通过耐久性测试的新候选膜的核心重点。文中亦列举了一些可能缓解导致筛选测试失败的各种劣化机制的方法。然而，需要深入理解这些劣化机制的本质规律，才能开发出更多种类的膜结构与材料，从而提升RFB电池的耐久性和性能。相关议题包括：(i)复合膜因溶胀或渗透应力引起的机械降解机制；（ii）RFB电解质中IEMs的化学降解或氧化过程；（iii）可从膜中渗出的物质种类；（iv）渗出物与RFB电池之间的相互作用机制。
第一作者：鲁文静
通讯作者：李先锋
通讯单位：中科院大连化学物理研究所
DOI：10.1038/s41560-026-02053-2工作简介液流电池（FBs）是适用于电网级应用的最具吸引力的LDES方案之一。FBs通过液态电解质的可逆氧化还原反应储存能量，具备高安全性、良好的环境兼容性以及长循环寿命。FBs中功率与能量具有独特的解耦特性：功率由电池电堆决定，而能量容量则取决于外部储液罐中电解质的浓度和体积。这种模块化结构支持独立扩展，并适用于长期运行场景。钒液流电池（VFBs）是最成熟的液流电池化学体系之一，其工作原理基于阳极液和阴极液中钒离子的价态变化。尽管早在二十多年前就已开展早期示范，VFB的部署仍长期受限。FBs大规模商业化应用主要受到电堆功率密度不足、电解液稳定性差、组件（尤其是电解质和膜）成本高昂以及实际运行条件下出现的可靠性问题等制约。
《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景液流电池（FBs）是适用于电网级应用的最具吸引力的LDES方案之一。FBs通过液态电解质的可逆氧化还原反应储存能量，具备高安全性、良好的环境兼容性以及长循环寿命。FBs中功率与能量具有独特的解耦特性：功率由电池电堆决定，而能量容量则取决于外部储液罐中电解质的浓度和体积。这种模块化结构支持独立扩展，并适用于长期运行场景。钒液流电池（VFBs）是最成熟的液流电池化学体系之一，其工作原理基于阳极液和阴极液中钒离子的价态变化。尽管早在二十多年前就已开展早期示范，VFB的部署仍长期受限。FBs大规模商业化应用主要受到电堆功率密度不足、电解液稳定性差、组件（尤其是电解质和膜）成本高昂以及实际运行条件下出现的可靠性问题等制约。核心内容1.用于电堆结构功率密度的膜材料
早期的FBs使用了商业化的全氟磺化离子交换膜（如Nafion），这类膜导电性高但成本高昂（>700美元/m²）且选择性低，导致容量衰减和效率降低。价格较低的非全氟磺化芳香族聚合物（如磺化聚醚醚酮（SPEEK））则具有更高的选择性；然而，由于引入了离子交换基团，易被VO2+物种侵蚀。2012年，作者团队开发了一种多孔尺寸排阻膜，可将水合钒离子（>0.8nm）与水合质子（~0.41nm）有效分离，从而提升化学稳定性和电池寿命。然而，在钒选择性与质子传导性之间仍存在权衡关系。
通过对离子传输机制及膜结构与性能关系的深入研究，作者团队设计出不对称复合膜结构：将多孔支撑层与薄型选择性分离层相结合（图1a）。采用具有规则孔道（宽度0.5nm）的沸石材料实现高选择性。此外，作者团队还通过界面聚合技术制备了厚度为180nm的聚酰胺分离层，以防止其从支撑层上剥离。
基于早期成果，作者团队制备出一种超薄（3µm）、独立式聚合物复合膜，其在143nm的分离层中具有准有序网状结构，实现了极低的面电阻以及在整个pH范围内较低的钒渗透性（图1a）。该复合膜可在高达300mAcm⁻²下运行，同时保持超过80%的EE，有助于提升电池电堆的功率密度。该复合膜的商业化产品在电化学性能和成本方面均优于Nafion...
第一作者：张登华
通讯作者：肖伟，陈吉，张希昊
通讯单位：辽宁石油化工大学
DOI：10.1016/j.est.2026.122989
感谢辽宁石油化工大学张登华/肖伟团队校稿！工作简介本文提出一种几何约束策略，精准调控两性纳米片的自组装过程：在薄膜形成过程中设置严格的空间边界，限制填料的自由度并强制其沿基底方向平行排列。由此形成的有序层状微结构能最大化“壁效应”以抑制钒离子渗透，同时通过有序的两性结构单元建立连续的质子传输通道。经优化后的膜材料展现出37.5mS...