低成本、可持续的电解质分子化合物来了，使液流电池每次循环保持 99.98% 的容量

为了生产具有成本效益的氧化还原液流电池，华南理工大学的研究人员合成了一种用作低成本电解质的分子化合物，使液流电池稳定，每次循环保持99.98%的容量。他们于8月14日在EnergyMaterialAdvances上发表了他们的方法。

该电池由两个相反的液体电解质罐组成，沿着夹在电极之间的膜分离器泵送正极和负极液体，促进离子交换以产生能量。据通讯作者、广东省燃料电池技术重点实验室、南方化学化工学院教授梁振兴介绍，负极电解液的研制工作取得了重大进展，而正极电解液的研究较少。

“水系氧化还原液流电池可以利用不稳定的太阳能和风能实现稳定的电力输出，被认为是一种很有前景的大规模储能技术，”梁说。“元素丰度、低成本和对正极和负极电解质电化学特性的灵活分子控制的电活性有机优点被认为是开发下一代氧化还原液流电池的关键。”

梁和他的团队专注于TEMPO，这是一种易于逆转氧化态和高能量潜力的化合物，是正极电解质中所需的质量。

“然而，由于分子骨架的高疏水性，TEMPO不能直接应用于水性氧化还原液流电池，”梁说，并解释说TEMPO未经修饰不会溶解在促进液流电池能量交换所需的液体中.“我们开发了一种策略，用紫精（一种具有高度可逆氧化还原反应的有机化合物）对TEMPO进行功能化，以提高TEMPO的亲水性。”

据梁介绍，紫精极易溶于水，这增加了TEMPO溶于水的能力。Viologen还通过化学方式从原子伙伴中提取电子，从而提高其改变氧化状态的潜力。Viologen也是一种盐，它使TEMPO在水溶液中具有梁所说的“良好的导电性”。

当在液流电池中测试合成的紫精改性TEMPO时，研究人员发现电池每个循环保持99.98%的容量，这意味着电池在不活跃使用时几乎可以保持其所有存储的能量。

“这项工作通过紫精功能化克服了TEMPO的缺点，并实现了其在水性氧化还原液流电池中的应用，”梁说。“分子设计概念为新型有机电活性材料提供了策略，并为水性有机液流电池的应用奠定了基础。”

其他贡献者包括胡书志、王立文、袁贤志、向鹏、黄玥、罗鹏、刘玉峰、付志勇，均来自华南大学化学化工学院广东省燃料电池技术重点实验室的技术。胡还隶属于中山大学材料科学与工程学院。