溴基液流電池(Br-FBs)因其高正電位、高溶解度和低成本的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于固定式能源存儲(chǔ)領(lǐng)域。然而，Br-FBs仍面臨諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，包括溴的交叉擴(kuò)散、Br2/Br-氧化還原對(duì)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩以及枝晶問題。為推動(dòng)Br-FBs的進(jìn)一步工業(yè)化發(fā)展，研究者們?cè)陔姌O、膜材料和電解質(zhì)等關(guān)鍵材料上投入了大量努力。其中，電解質(zhì)優(yōu)化因其高經(jīng)濟(jì)性和可行性，被認(rèn)為是最具前景的策略之一，包括電解質(zhì)成分優(yōu)化和電解質(zhì)流動(dòng)優(yōu)化。本文首先總結(jié)了Br-FBs電解質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其成分，特別是回顧了光譜表征方法，以提供全面的分析工具，指導(dǎo)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)與改性。隨后，分析了電解質(zhì)相關(guān)的主要挑戰(zhàn)，并總結(jié)了相應(yīng)的解決策略。此外，還提出了電解質(zhì)優(yōu)化在實(shí)現(xiàn)高性能和長(zhǎng)壽命Br-FBs中的潛在機(jī)遇。通過這些內(nèi)容，本文為Br-FBs的進(jìn)一步示范應(yīng)用提供了啟發(fā)和指導(dǎo)。

2.鋅基液流電池前景（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

鋅基液流電池技術(shù)被認(rèn)為是一種有前景的分布式儲(chǔ)能解決方案。然而，它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中仍面臨挑戰(zhàn)，例如鋅枝晶和陽(yáng)極面容量有限、功率密度相對(duì)較低和可靠性差的問題。本工作中，中科院大連化物所李先鋒&袁治章研究員團(tuán)隊(duì)首先從基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用的角度回顧了鋅基液流電池技術(shù)的電池組件、電堆和示范系統(tǒng)的發(fā)展，接著簡(jiǎn)要討論了鋅基液流電池技術(shù)的未來(lái)挑戰(zhàn)和應(yīng)用前景。

3.利用有機(jī)配體在陽(yáng)極和陰極之間建立人工電橋，實(shí)現(xiàn)鋅基液流電池的可持續(xù)發(fā)展（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

鋅基液流電池因其高能量密度和低成本的優(yōu)勢(shì)，正受到廣泛關(guān)注。然而，它們的可靠性通常受到陽(yáng)極鋅枝晶的限制，這主要是由于鋅物種在溶液中的轉(zhuǎn)移速率與其在陽(yáng)極上的電化學(xué)反應(yīng)速率之間存在巨大差異。為了解決這一問題，本文通過有機(jī)配體工程設(shè)計(jì)了一種人工橋接結(jié)構(gòu)，將陽(yáng)極與電解液連接，以實(shí)現(xiàn)鋅物種從溶液到陽(yáng)極界面區(qū)域的快速轉(zhuǎn)移。配體通過與鋅物種的配位作用，先在溶液中形成定向三維傳輸通道，再通過吸附在陽(yáng)極表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋅形態(tài)的高度均勻和致密。采用這種有機(jī)配體的堿性鋅-鐵液流電池在40 mA cm-2的電流密度下，經(jīng)過700小時(shí)穩(wěn)定循環(huán)，庫(kù)倫效率平均達(dá)到98.04%，能量效率為88.53%。這項(xiàng)工作為解決鋅枝晶問題提供了一種有前景的解決方案，并為開發(fā)高可靠性電解液以支持低成本、可持續(xù)發(fā)展的鋅基液流電池提供了新思路。

4.溴與Ti3C2Tx MXene載體的可逆固態(tài)絡(luò)合：超低自放電溴基液流電池的高活性電極（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

溴基液流電池（Br-FBs）因其高能量密度和低成本的優(yōu)勢(shì)，在固定式儲(chǔ)能領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，Br-FBs的廣泛應(yīng)用受到Br2/Br-氧化還原對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢和溴的嚴(yán)重交叉擴(kuò)散的阻礙。盡管在電解液中添加溴絡(luò)合劑（BCA）可以有效抑制溴的交叉擴(kuò)散，但通常會(huì)惡化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能。在本研究中，作者利用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對(duì)Ti3C2Tx MXene進(jìn)行插層改性，用作Br-FBs的電極材料。在該設(shè)計(jì)中，CTAB作為BCA形成穩(wěn)固的溴固體絡(luò)合物，同時(shí)Ti3C2Tx MXene作為高活性載體。基于這種強(qiáng)且可逆的固體絡(luò)合作用，溶解態(tài)溴物種的擴(kuò)散被完全抑制，而固體絡(luò)合物對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的不利影響也被成功克服。因此，組裝的鋅-溴液流電池在抑制自放電方面表現(xiàn)出顯著提升，靜置24小時(shí)后（電流密度80 mA cm-2，容量保持率達(dá)到前所未有的82.93%。在高電流密度180 mA cm-2下，該電池實(shí)現(xiàn)了目前報(bào)道的最高電壓效率（66.76%）和能量效率（66.06%），同時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性，在580次循環(huán)中庫(kù)倫效率高達(dá)99.30%。本研究為設(shè)計(jì)具有超低自放電、高功率密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的溴基液流電池電極提供了一種新策略。

5.利用異鹵素電解液實(shí)現(xiàn)可逆多電子轉(zhuǎn)移I-/IO3 -陰極，用于高能量密度水系電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

對(duì)高能量、高安全性電池與日俱增的需求推動(dòng)了全球?qū)π滦脱趸€原化學(xué)和設(shè)備設(shè)計(jì)的研究和創(chuàng)新。本文提出了一種采用高濃度異鹵素電解液的水系電池，這種電解液含有I-和Br-，從而產(chǎn)生了I-/IO3-的多電子轉(zhuǎn)移過程。電化學(xué)過程中產(chǎn)生的中間溴化物IBr和Br2增強(qiáng)了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并緩解了氧化和還原之間的電位差。當(dāng)使用6MI-電解液實(shí)現(xiàn)了超過30M的電子轉(zhuǎn)移時(shí)，I-/IO3-陰極顯示出高比容量。使用Cd/Cd2+作為陽(yáng)極的電池顯示出更高的能量密度。即使在120 mA cm-2的超高電流密度下也能獲得72%的能量效率。這項(xiàng)工作表明了高能量密度的安全水系電池的可能性，為電網(wǎng)規(guī)模的能源存儲(chǔ)提供了一種發(fā)展選擇。

6.用于鋅-鐵氰化物液流電池的新型堿性電解質(zhì)化學(xué)（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

堿性鋅-鐵氰化物液流電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能解決方案。但是，它們的能量密度低，壽命短。強(qiáng)堿性條件（3molL-1OH-）降低了鐵/氰化鐵的溶解度（25oC時(shí)通常僅為0.4molL-1），并導(dǎo)致陽(yáng)極形成鋅枝晶。在此，中國(guó)科學(xué)院大連化物所李先鋒團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種基于溫和堿性（pH值為12）電解液的新型鋅-鐵氰化物液流電池。通過使用螯合劑重新排列鐵/鐵氰化物離子與溶劑的相互作用并改善鹽的解離，將鐵/鐵氰化物的溶解度提高到了1.7molL-1，并防止了鋅枝晶的產(chǎn)生。電池在60oC時(shí)的能量密度為~74WhL-1，在0oC時(shí)可穩(wěn)定循環(huán)1800次（1800小時(shí)），在25oC時(shí)可穩(wěn)定循環(huán)>1400次（2300小時(shí)）。使用這種堿性電解質(zhì)制造的堿性鋅-鐵氰化物電堆可在~40天內(nèi)穩(wěn)定提供608W的功率。

7.一種具有選擇相容性的膽堿基防凍絡(luò)合劑用于Zn-Br2液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

由于錳物種成本低、地球儲(chǔ)量豐富，Mn2+/MnO2液流電池是很有前景的大規(guī)模儲(chǔ)能的候選者。然而，固有的MnO2脫落問題導(dǎo)致有限的面容量和較差的循環(huán)壽命，阻礙了其進(jìn)一步的商業(yè)化。在本工作中揭示了MnO2層脫落的原因是由于應(yīng)力而開裂。為規(guī)避這一挑戰(zhàn)，在原始碳?xì)稚弦肓颂技{米管框架，提供更多的沉積位點(diǎn)，并誘導(dǎo)了多孔沉積層的形成。與原始碳?xì)稚系闹旅艹练e層相比，多孔結(jié)構(gòu)可以有效避免開裂和隨后的脫落問題。此外，多孔沉積層有利于質(zhì)子傳輸，且豐富的缺陷有利于后續(xù)的溶解反應(yīng)。基于此，組裝的Zn/Mn液流電池在40 mA cm?2下循環(huán)超過200次，面容量為15 mAh cm?2。即使在40mAh cm?2的高面容量下，仍然可以運(yùn)行60多次循環(huán)。這一突破為實(shí)用性錳基電池奠定了基礎(chǔ)。

8.一種長(zhǎng)壽命和高功率密度的中性鋅鐵液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

中性鋅鐵液流電池（ZIFB）由于其成本低、儲(chǔ)量豐富和操作介質(zhì)溫和的特點(diǎn)而具有吸引力。然而，基于Fe(CN)63?/Fe(CN)64?陰極電解液的ZIFB因?yàn)殡娊庖褐械腪n2+交叉而導(dǎo)致Zn2Fe(CN)6沉淀的難題。此外，正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)的相反電荷性質(zhì)使得在設(shè)計(jì)合適的膜時(shí)存在很大的矛盾。本工作引入檸檬酸鈉（Cit）與Zn2+配位，有效緩解了交叉和沉淀問題。同時(shí)，氧化還原物種表現(xiàn)出優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)和可逆性，具有良好的析氫抑制能力。基于此，組裝電池在40 mA cm?2下表現(xiàn)出89.5%的高能量效率，并以99.8%的平均庫(kù)侖效率運(yùn)行了400次循環(huán)。即使在100 mA cm?2的情況下，電池也顯示出超過80%的能量效率。

9.液流電池設(shè)計(jì)優(yōu)化的近五十年研究綜述（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

液流電池（FB）因其能量和功率解耦、可擴(kuò)展性和長(zhǎng)壽命等特性，成為非常有前途的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（LDES）選擇。自1973年NASA提出第一個(gè)現(xiàn)代液流電池以來(lái)，液流電池在關(guān)鍵材料、電堆、示范工程，甚至商業(yè)實(shí)施等方面的基礎(chǔ)研究發(fā)展迅速。與此同時(shí)，作為 LDES 的主要候選技術(shù)，F(xiàn)B 在產(chǎn)業(yè)化方面仍面臨著一些挑戰(zhàn)：成本和性能問題，需要進(jìn)一步延長(zhǎng) FB 使用壽命，并考慮"綠色"和可循環(huán)利用的資源。本文介紹了50年來(lái)FB的研究進(jìn)展，分析了不同類型FB技術(shù)的發(fā)展過程。最后展望了FBs科學(xué)與工程的發(fā)展方向，以及實(shí)現(xiàn)FBs商業(yè)化的未來(lái)目標(biāo)。

10.鋅鐵液流電池在-10°C下穩(wěn)定運(yùn)行（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

堿性鐵/亞鐵氰化物基液流電池因其電化學(xué)活性高、動(dòng)力學(xué)好、材料成本低的特點(diǎn)，非常適合大規(guī)模儲(chǔ)能。然而，它們的能量密度低，溫度適應(yīng)性差限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。鐵/亞鐵氰化物基陰極電解液在NaOH或KOH基支持電解質(zhì)中的溶解度較低（25°C時(shí)約為0.4 M），在室溫下很容易形成沉淀物。本工作中，報(bào)告了一種明顯提高亞鐵氰化物的溶解度的鋰基支持電解質(zhì)。LiOH的使用增強(qiáng)了水分子和溶質(zhì)之間的離子偶極相互作用，并削弱了亞鐵氰化物離子之間的極化。因此，獲得了25°C下1.7 M和-10°C下0.8 M的亞鐵氰化物基陰極電解液。基于鋰基支持電解質(zhì)的液流電池在25°C下可提供72Wh L-1的能量密度（基于陰極電解液），循環(huán)約4200次（約4200小時(shí)）。此外，它在-10°C下保持穩(wěn)定運(yùn)行約800個(gè)循環(huán)（約800小時(shí)）。

11.本征微孔性的磺化聚醚醚酮膜賦能氧化還原液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

離子交換膜是決定液流電池（RFB）能量效率和循環(huán)穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件。然而，開發(fā)具有高離子傳導(dǎo)率和對(duì)氧化還原活性物質(zhì)的高選擇性的膜仍然具有挑戰(zhàn)性。本研究報(bào)道了具有破紀(jì)錄能量效率的離子導(dǎo)電聚合物膜的研究。通過在聚醚醚酮中引入三碟烯結(jié)構(gòu)并控制磺化，所得的本征微孔聚合物膜形成高度互聯(lián)的水通道，可促進(jìn)電荷平衡離子（特別是OH-）的傳輸。這些微孔膜具有高離子傳導(dǎo)率，同時(shí)不會(huì)影響對(duì)氧化還原活性物種的選擇性。所制備的微孔膜在堿性水系有機(jī)液流電池和鋅鐵液流電池中具有優(yōu)異的電池性能，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定性、高功率密度和高達(dá)700 mA cm-2的工作電流密度。此外，微孔膜還提高了中性水系RFB的性能，所組裝的電池具有高容量利用率和保持率，更高的能量效率和功率密度。

12.芘基氧化還原活性分子原位分子重構(gòu)賦能水系有機(jī)液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

水系有機(jī)液流電池（AOFBs）的實(shí)際應(yīng)用仍需要可擴(kuò)展、綠色和經(jīng)濟(jì)的合成方法來(lái)制備穩(wěn)定的有機(jī)氧化還原活性分子（ORAMs）。本文通過液流電池中的原位有機(jī)電解策略獲得基于芘的ORAM。研究表明在電解過程中可以通過調(diào)節(jié)芘前驅(qū)體的局部電子云密度和空間位阻利用水攻擊芘來(lái)重組分子，進(jìn)而產(chǎn)生各種異構(gòu)體和二聚體。因此，即使沒有進(jìn)一步純化，分子重構(gòu)的芘基陰極電解液也實(shí)現(xiàn)了≈96%的高電解質(zhì)利用率和50 Ah L?1以上的體積容量。此外，得益于芘核的穩(wěn)健芳香結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的電池穩(wěn)定性，在≈70天內(nèi)幾乎沒有容量衰減。

13.鉍單原子調(diào)節(jié)石墨氈電極提高釩液流電池功率密度（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

釩液流電池（VFBs）被認(rèn)為是大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)最有前景的候選者之一。然而，電池電化學(xué)極化嚴(yán)重導(dǎo)致VFB的功率密度相對(duì)較低。本研究報(bào)道了由氮摻雜碳支撐的鉍單原子調(diào)節(jié)的石墨氈電極（Bi-SAs）/NC@GF)，由于活性位點(diǎn)的明顯改善和優(yōu)化的Bi-N4構(gòu)型，制備的電極具有高的電催化活性和穩(wěn)定性。電化學(xué)原位表征和理論計(jì)算闡明了[V（H2O）6]3+/[V（H2O）6]2+的去溶劑過程和特定的內(nèi)球反應(yīng)機(jī)理。因此，用BiSA/NC@GF組裝的VFB單電池在240 mA cm?2下，其能量效率達(dá)到81.1%，遠(yuǎn)高于NC@GF(70.5%)。此外，首次組裝了配備Bi-SA/NC@GF的5kW VFB電堆，能夠穩(wěn)定運(yùn)行400多次充放電循環(huán)。這項(xiàng)工作證實(shí)單原子催化劑對(duì)于具有高功率密度和低成本的可擴(kuò)展VFB是非常有效的。

14.空氣穩(wěn)定的萘衍生物電解質(zhì)用于可持續(xù)的水系液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

本研究報(bào)道了萘衍生物作為有機(jī)氧化還原活性分子，其具有高溶解度（約1.5 M）和穩(wěn)定的氧化還原活性，在空氣環(huán)境下的液流電池（FBs）中，40天內(nèi)沒有明顯的容量衰減。該研究中組裝的單電池即使在連續(xù)氣流條件下也能平穩(wěn)運(yùn)行22天（超過600次循環(huán)），且無(wú)明顯容量衰減。一系列光譜分析和理論計(jì)算顯示，二甲胺支架提高了水溶性并保護(hù)了活性中心，確保了分子在充放電過程中的穩(wěn)定性。成功合成了公斤級(jí)分子，組裝測(cè)試了中試規(guī)模的電堆，結(jié)果表明電堆具備優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（超過270個(gè)循環(huán)，約27天）。技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析所證明的成本效益以及在露天條件下的穩(wěn)定性表明該分子在電網(wǎng)規(guī)模的能源儲(chǔ)存中具有實(shí)用價(jià)值。

15.一種亞10μm厚度的超低面電阻離子傳導(dǎo)膜用于高功率密度釩液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

釩液流電池具有安全性高、效率高、壽命長(zhǎng)的突出特點(diǎn)，非常適合大規(guī)模儲(chǔ)能；然而，它仍然受到低功率密度的影響。膜的高離子電導(dǎo)率對(duì)于提高VFB在高電流密度下的性能和提高其功率密度非常重要。本研究展示了一種高傳導(dǎo)性的自支撐亞10μm聚苯并咪唑（PBI）膜。膜厚度的減小有助于縮短離子傳輸路徑和降低電阻。薄膜的相對(duì)松散的交聯(lián)結(jié)構(gòu)為離子傳輸提供了充足的自由體積。結(jié)果表明，該膜表現(xiàn)出0.04Ωcm2的超低面電阻，遠(yuǎn)低于商用Nafion 115膜（0.20Ωcm2），使離子傳導(dǎo)性優(yōu)越。此外，亞10μm PBI膜還顯示出45.5MPa的非常高的拉伸強(qiáng)度和高的離子選擇性。由低于10μm的PBI膜組裝而成的VFB，在200 mA cm?2的高電流密度下可提供約80%的高能量效率，并可穩(wěn)定運(yùn)行500多次，不會(huì)出現(xiàn)明顯的性能衰減。VFB在200 mA cm?2的非常高的電流密度下性能的提高有助于其更高的功率密度。

16.基于新型鉛基陽(yáng)極電解液的鉛-溴液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

水性金屬基電池由于其高能量密度和高安全性，在儲(chǔ)能應(yīng)用中非常有前景。然而，陽(yáng)極中的金屬鍍層受到枝晶生長(zhǎng)的影響，導(dǎo)致電池的低面容量和較差的可靠性。本研究設(shè)計(jì)了一種PbBr(H2O)n+基陽(yáng)極電解液，其溶解度高達(dá)2.4mol L?1，金屬離子傳輸速度快，動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)異，面容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最新水平，以此構(gòu)建一種循環(huán)壽命長(zhǎng)，功率性能優(yōu)異的鉛-溴液流電池。Pb2+和Br?之間的配位以及Br?在陽(yáng)極上的特定吸附顯著削弱了電極界面附近的濃度梯度，并在陽(yáng)極上實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的欠電勢(shì)沉積。此種鉛-溴液流電池在40mA cm?2時(shí)庫(kù)侖效率為95.22%，能量效率為87.37%，實(shí)現(xiàn)了433mAh cm?2的超高面容量，在200mA cm?2中可長(zhǎng)期穩(wěn)定2500多次循環(huán)，能量效率超過80%。

17.原位垂直排列的MoS2陣列電極用于高功率密度、長(zhǎng)壽命無(wú)絡(luò)合劑的溴基液流電池（點(diǎn)擊論文名稱查看全文賞析）

由于高能量密度和成本效益的特點(diǎn)，溴基液流電池（Br-FB）在固定儲(chǔ)能方面具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。然而，向電解質(zhì)中添加溴絡(luò)合劑（BCAs）會(huì)減緩Br2/Br?反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，導(dǎo)致Br-FBs的極化率更高，功率密度更低。本研究提出在傳統(tǒng)碳?xì)只咨显簧L(zhǎng)垂直排列的MoS2納米片陣列作為電極，以構(gòu)建高功率密度的無(wú)BCA的Br-FBs。MoS2陣列表現(xiàn)出對(duì)溴的強(qiáng)吸附能力，有助于電極捕獲和保留溴物種。即使沒有BCAs，由溴擴(kuò)散引起的電池自放電也被抑制。此外，Br2/Br?反應(yīng)的速率決定步驟得到了加強(qiáng)，并且垂直排列的陣列結(jié)構(gòu)提供了足夠的反應(yīng)位點(diǎn)，促進(jìn)了Br2/Br-反應(yīng)動(dòng)力學(xué)并降低了電池極化。基于MoS2陣列電極的無(wú)BCA Br-FB在80mAcm?2下24小時(shí)靜置試驗(yàn)后，容量保持率達(dá)到46.34%，滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。最重要的是，不含BCA的Br-FB在200mA cm?2的高電流密度下表現(xiàn)出97.00%的高庫(kù)侖效率和1000次循環(huán)的超長(zhǎng)循環(huán)壽命。這項(xiàng)工作為開發(fā)用于高功率密度和長(zhǎng)壽命Br-FBs的先進(jìn)電極材料提供了一種可行的方法。

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