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第一作者：齐晗 通讯作者：黄小磊、陈伟明 通讯单位：中国科学院赣江创新研究院 DOI：10.1002/smll.74362工作简介本研究开发了一种由石墨烯包裹的铁钴合金纳米颗粒（FeCo@Gr）用于钒–铈液流电池（V-Ce...

第一作者：史博冉 通讯作者：王超 通讯单位：中北大学工作简介中北大学王超团队设计了一种柔性咪唑阳离子交联型聚对三联苯阴离子交换膜（PTPTF-C6O2Im），该膜以化学稳定的聚对三联苯为主链，精准调控季铵化氮甲基哌啶基团（传导位点）与三氟溴丙基基团（交联锚点）的比例，并引入含醚键的柔性双咪唑交联剂，成功构筑了三维交联网络与多级离子传导通路共存的膜结构。研究表明，柔性交联网络使膜在保持高吸水率（58.2%）的同时实现了极低的溶胀率（14.5%），拉伸强度达66.2...

第一作者：徐辉、戴盛佳、周铭宇 通讯作者：凌苇、吴雄伟、吴宇平 通讯单位：湖南师范大学 DOI：10.1007/s40843-026-4119-5 感谢湖南师范大学吴雄伟团队（第一作者：戴盛佳）校稿！工作简介本综述系统探讨了先进RFB膜的工作机制、合理设计策略及应用领域。首先，深入解析了离子传输的基本机制，包括质子传导、尺寸/电荷筛选效应以及降解途径（酸性/氧化诱导失效）。合理设计策略涵盖材料创新（如两性离子交换膜、二维材料基膜）与结构工程（微相分离调控、梯度孔结构设计），以优化选择性、导电性和化学/机械稳定性。并且，讨论了钒基、锌基及多价金属液流电池等RFB系统的应用实例，重点阐述了膜性能与实际应用之间的关联性及面临的挑战。同时指出了当前存在的瓶颈问题，如选择性与导电性之间的权衡、成本及可扩展性，并提出了未来研究方向，包括仿生离子通道、可持续材料及系统级集成优化。 《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》研究背景 图1(a)为典型RFB电池的示意图；(b)RFB常见的降解机制包括电荷交叉、活性材料自分解、电解质副反应、枝晶形成以及电极钝化 液流电池（RFB）的核心结构是膜，此关键组件在电池运行中发挥着多方面且决定性的作用。从功能上看，膜层充当液流电池两个半电池之间的物理屏障，防止电活性物质从一个电极腔室向另一个电极腔室跨膜渗透（图1）。电活性物质的跨膜渗透是液流电池面临的主要问题之一，可能导致自放电现象，不仅会降低电池的能量效率（EE），还会缩短其循环寿命。为解决此问题，膜层必须具备高度选择性，仅允许必要离子通过，同时阻隔电活性物质的渗透。与此同时，膜层还需促进离子的选择性传输，以完成电路传导并确保电极处的氧化还原反应顺利进行。膜内的离子传输机制十分复杂，受多种因素影响，包括膜的化学结构、电解质性质以及电池的工作条件。通常情况下，离子通过扩散和迁移方式穿过膜层。扩散由离子浓度梯度驱动，而迁移则由充放电过程中产生的电场诱导。膜的离子导电性（即其传导离子的能力）是一项关键特性，直接影响RFB的功率输出和响应时间。更高的离子电导率允许更快的离子传输，使电池能够提供更高的功率，并更快地响应负载的变化。除了离子选择性和导电性外，膜的化学稳定性和机械强度也至关重要。RFB的工作环境具有极强的腐蚀性，通常涉及强酸或强碱溶液。膜必须能够承受这些严苛条件，既不会发生化学降解，也不会丧失结构完整性。化学降解会导致膜性能下降，例如电活性物质渗透性增加或离子导电性降低。机械强度同样至关重要，可防止电池组装及运行过程中膜发生撕裂或破裂。若膜的机械强度不足，可能导致电解液泄漏，进而引发短路并导致电池失效。核心内容1.膜的基本作用机制 RFB的性能在很大程度上取决于膜的性能。高性能膜材料需具备以下特性：高离子导电性以降低欧姆损耗；高选择性以最大限度减少活性物质的跨膜渗透以及良好的化学稳定性、机械稳定性和热稳定性，从而确保长期稳定运行。 1.1离子转运机制图2(a)Sₓ2-作为负极、Iₓ–作为正溶剂的PSIB结构；(b)Sₓ2-与Iₓ–在原始Nafion膜（N117）中的交叉渗透以及由渗透压引起的快速水迁移，导致PSIBs迅速失效。(c)CRIS膜凭借其带负电荷的碳层排斥带负电活性物质（Sₓ2-和Iₓ–）的交叉渗透，并因其疏水PVDF及较N117更狭窄的水通道而有效抑制自由水迁移；(d)高能量PSIB系统在10mA...

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...