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西安交大科研人员在中性水系有机液流电池研究中取得突破

2025-05-12 13:40来源:西安交大关键词:液流电池电解质储能技术收藏点赞

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随着可再生能源的快速发展,开发低成本、长寿命、高安全的大规模储能技术成为实现碳中和的关键。中性水系有机液流电池(AORFBs)因分子结构可调、环境友好等优势备受关注。萘酰亚胺(NDI)衍生物凭借其高度的π-π共轭体系和双电子存储特性成为理想候选材料,然而循环过程中的侧链和酰亚胺环易受OH⁻亲核攻击导致分解,且自由基态分子聚集引发粘度激增,严重制约其实际应用。现有NDI材料虽通过亲水基团调控提升了溶解度,但仍面临分子稳定性不足和电池循环寿命短等挑战。因此,开发兼具高稳定性、低成本的NDI电解质材料是推动AORFBs商业化的核心课题。

最近,西安交通大学前沿院何刚教授团队创新性提出了一种离子协同策略,用常压法合成了一类具有高稳定性的萘二酰亚胺两性离子衍生物[(CBu)2NDI,(SPr)2NDI,(SPrOH)2NDI]。单晶结构显示,分子间侧链的静电相互作用力致使(CBu)2NDI形成平行交错的π-π堆叠模式(间距3.45 Å,位移角42.8°),有效抑制了高活性自由基态下的分子聚集,进而在自由基状态下保持较高的水溶性。通过核独立化学位移值[NICS (1)]以及福井函数的计算,证明了阴离子的引入显著抑制了OH⁻亲核反应导致的电解质材料降解。此外,单点能的计算阐明了支持电解质中K+在电池循环过程中的稳定机制。该策略使(CBu)₂NDI的水溶性高达1.49 M,所构筑的电池总电解质成本低至$6.58·Ah⁻1,在2 M电子浓度下经长时间循环无明显的容量衰减。这些发现促进了高性能中性水系有机液流电池的发展,并展示了其大规模商业应用的潜力。

该研究成果近期以《协同离


原标题:西安交大科研人员在中性水系有机液流电池研究中取得突破
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