溴基液流電池(Br-FBs)因其高正電位、高溶解度和低成本的優勢，被廣泛應用于固定式能源存儲領域。然而，Br-FBs仍面臨諸多嚴峻挑戰，包括溴的交叉擴散、Br2/Br-氧化還原對的反應動力學遲緩以及枝晶問題。為推動Br-FBs的進一步工業化發展，研究者們在電極、膜材料和電解質等關鍵材料上投入了大量努力。其中，電解質優化因其高經濟性和可行性，被認為是最具前景的策略之一，包括電解質成分優化和電解質流動優化。本文首先總結了Br-FBs電解質的物理化學性質及其成分，特別是回顧了光譜表征方法，以提供全面的分析工具，指導電解質的設計與改性。隨后，分析了電解質相關的主要挑戰，并總結了相應的解決策略。此外，還提出了電解質優化在實現高性能和長壽命Br-FBs中的潛在機遇。通過這些內容，本文為Br-FBs的進一步示范應用提供了啟發和指導。

2.鋅基液流電池前景（點擊論文名稱查看全文賞析）

鋅基液流電池技術被認為是一種有前景的分布式儲能解決方案。然而，它們在實際應用中仍面臨挑戰，例如鋅枝晶和陽極面容量有限、功率密度相對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&袁治章研究員團隊首先從基礎研究和工程應用的角度回顧了鋅基液流電池技術的電池組件、電堆和示范系統的發展，接著簡要討論了鋅基液流電池技術的未來挑戰和應用前景。

3.利用有機配體在陽極和陰極之間建立人工電橋，實現鋅基液流電池的可持續發展（點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勢，正受到廣泛關注。然而，它們的可靠性通常受到陽極鋅枝晶的限制，這主要是由于鋅物種在溶液中的轉移速率與其在陽極上的電化學反應速率之間存在巨大差異。為了解決這一問題，本文通過有機配體工程設計了一種人工橋接結構，將陽極與電解液連接，以實現鋅物種從溶液到陽極界面區域的快速轉移。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，再通過吸附在陽極表面，進而實現鋅形態的高度均勻和致密。采用這種有機配體的堿性鋅-鐵液流電池在40 mA cm-2的電流密度下，經過700小時穩定循環，庫倫效率平均達到98.04%，能量效率為88.53%。這項工作為解決鋅枝晶問題提供了一種有前景的解決方案，并為開發高可靠性電解液以支持低成本、可持續發展的鋅基液流電池提供了新思路。

4.溴與Ti3C2Tx MXene載體的可逆固態絡合：超低自放電溴基液流電池的高活性電極（點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勢，在固定式儲能領域備受關注。然而，Br-FBs的廣泛應用受到Br2/Br-氧化還原對反應動力學緩慢和溴的嚴重交叉擴散的阻礙。盡管在電解液中添加溴絡合劑（BCA）可以有效抑制溴的交叉擴散，但通常會惡化反應動力學性能。在本研究中，作者利用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對Ti3C2Tx MXene進行插層改性，用作Br-FBs的電極材料。在該設計中，CTAB作為BCA形成穩固的溴固體絡合物，同時Ti3C2Tx MXene作為高活性載體。基于這種強且可逆的固體絡合作用，溶解態溴物種的擴散被完全抑制，而固體絡合物對反應動力學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出顯著提升，靜置24小時后（電流密度80 mA cm-2，容量保持率達到前所未有的82.93%。在高電流密度180 mA cm-2下，該電池實現了目前報道的最高電壓效率（66.76%）和能量效率（66.06%），同時展現出優異的長期循環穩定性，在580次循環中庫倫效率高達99.30%。本研究為設計具有超低自放電、高功率密度和長循環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現可逆多電子轉移I-/IO3 -陰極，用于高能量密度水系電池（點擊論文名稱查看全文賞析）

對高能量、高安全性電池與日俱增的需求推動了全球對新型氧化還原化學和設備設計的研究和創新。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-，從而產生了I-/IO3-的多電子轉移過程。電化學過程中產生的中間溴化物IBr和Br2增強了反應動力學，并緩解了氧化和還原之間的電位差。當使用6MI-電解液實現了超過30M的電子轉移時，I-/IO3-陰極顯示出高比容量。使用Cd/Cd2+作為陽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。這項工作表明了高能量密度的安全水系電池的可能性，為電網規模的能源存儲提供了一種發展選擇。

6.用于鋅-鐵氰化物液流電池的新型堿性電解質化學（點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、經濟的儲能解決方案。但是，它們的能量密度低，壽命短。強堿性條件（3molL-1OH-）降低了鐵/氰化鐵的溶解度（25oC時通常僅為0.4molL-1），并導致陽極形成鋅枝晶。在此，中國科學院大連化物所李先鋒團隊報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生。電池在60oC時的能量密度為~74WhL-1，在0oC時可穩定循環1800次（1800小時），在25oC時可穩定循環>1400次（2300小時）。使用這種堿性電解質制造的堿性鋅-鐵氰化物電堆可在~40天內穩定提供608W的功率。

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

由于錳物種成本低、地球儲量豐富，Mn2+/MnO2液流電池是很有前景的大規模儲能的候選者。然而，固有的MnO2脫落問題導致有限的面容量和較差的循環壽命，阻礙了其進一步的商業化。在本工作中揭示了MnO2層脫落的原因是由于應力而開裂。為規避這一挑戰，在原始碳氈上引入了碳納米管框架，提供更多的沉積位點，并誘導了多孔沉積層的形成。與原始碳氈上的致密沉積層相比，多孔結構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子傳輸，且豐富的缺陷有利于后續的溶解反應。基于此，組裝的Zn/Mn液流電池在40 mA cm?2下循環超過200次，面容量為15 mAh cm?2。即使在40mAh cm?2的高面容量下，仍然可以運行60多次循環。這一突破為實用性錳基電池奠定了基礎。

8.一種長壽命和高功率密度的中性鋅鐵液流電池（點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、儲量豐富和操作介質溫和的特點而具有吸引力。然而，基于Fe(CN)63?/Fe(CN)64?陰極電解液的ZIFB因為電解液中的Zn2+交叉而導致Zn2Fe(CN)6沉淀的難題。此外，正極活性物質和負極活性物質的相反電荷性質使得在設計合適的膜時存在很大的矛盾。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，氧化還原物種表現出優異的動力學和可逆性，具有良好的析氫抑制能力。基于此，組裝電池在40 mA cm?2下表現出89.5%的高能量效率，并以99.8%的平均庫侖效率運行了400次循環。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.液流電池設計優化的近五十年研究綜述（點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、可擴展性和長壽命等特性，成為非常有前途的長時儲能（LDES）選擇。自1973年NASA提出第一個現代液流電池以來，液流電池在關鍵材料、電堆、示范工程，甚至商業實施等方面的基礎研究發展迅速。與此同時，作為 LDES 的主要候選技術，FB 在產業化方面仍面臨著一些挑戰：成本和性能問題，需要進一步延長 FB 使用壽命，并考慮"綠色"和可循環利用的資源。本文介紹了50年來FB的研究進展，分析了不同類型FB技術的發展過程。最后展望了FBs科學與工程的發展方向，以及實現FBs商業化的未來目標。

10.鋅鐵液流電池在-10°C下穩定運行（點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活性高、動力學好、材料成本低的特點，非常適合大規模儲能。然而，它們的能量密度低，溫度適應性差限制了其進一步應用。鐵/亞鐵氰化物基陰極電解液在NaOH或KOH基支持電解質中的溶解度較低（25°C時約為0.4 M），在室溫下很容易形成沉淀物。本工作中，報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。LiOH的使用增強了水分子和溶質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），循環約4200次（約4200小時）。此外，它在-10°C下保持穩定運行約800個循環（約800小時）。

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）能量效率和循環穩定性的關鍵部件。然而，開發具有高離子傳導率和對氧化還原活性物質的高選擇性的膜仍然具有挑戰性。本研究報道了具有破紀錄能量效率的離子導電聚合物膜的研究。通過在聚醚醚酮中引入三碟烯結構并控制磺化，所得的本征微孔聚合物膜形成高度互聯的水通道，可促進電荷平衡離子（特別是OH-）的傳輸。這些微孔膜具有高離子傳導率，同時不會影響對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液流電池和鋅鐵液流電池中具有優異的電池性能，實現了長期穩定性、高功率密度和高達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賦能水系有機液流電池（點擊論文名稱查看全文賞析）

水系有機液流電池（AOFBs）的實際應用仍需要可擴展、綠色和經濟的合成方法來制備穩定的有機氧化還原活性分子（ORAMs）。本文通過液流電池中的原位有機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節芘前驅體的局部電子云密度和空間位阻利用水攻擊芘來重組分子，進而產生各種異構體和二聚體。因此，即使沒有進一步純化，分子重構的芘基陰極電解液也實現了≈96%的高電解質利用率和50 Ah L?1以上的體積容量。此外，得益于芘核的穩健芳香結構，實現了優異的電池穩定性，在≈70天內幾乎沒有容量衰減。

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

釩液流電池（VFBs）被認為是大規模儲能技術最有前景的候選者之一。然而，電池電化學極化嚴重導致VFB的功率密度相對較低。本研究報道了由氮摻雜碳支撐的鉍單原子調節的石墨氈電極（Bi-SAs）/NC@GF)，由于活性位點的明顯改善和優化的Bi-N4構型，制備的電極具有高的電催化活性和穩定性。電化學原位表征和理論計算闡明了[V（H2O）6]3+/[V（H2O）6]2+的去溶劑過程和特定的內球反應機理。因此，用BiSA/NC@GF組裝的VFB單電池在240 mA cm?2下，其能量效率達到81.1%，遠高于NC@GF(70.5%)。此外，首次組裝了配備Bi-SA/NC@GF的5kW VFB電堆，能夠穩定運行400多次充放電循環。這項工作證實單原子催化劑對于具有高功率密度和低成本的可擴展VFB是非常有效的。

14.空氣穩定的萘衍生物電解質用于可持續的水系液流電池（點擊論文名稱查看全文賞析）

本研究報道了萘衍生物作為有機氧化還原活性分子，其具有高溶解度（約1.5 M）和穩定的氧化還原活性，在空氣環境下的液流電池（FBs）中，40天內沒有明顯的容量衰減。該研究中組裝的單電池即使在連續氣流條件下也能平穩運行22天（超過600次循環），且無明顯容量衰減。一系列光譜分析和理論計算顯示，二甲胺支架提高了水溶性并保護了活性中心，確保了分子在充放電過程中的穩定性。成功合成了公斤級分子，組裝測試了中試規模的電堆，結果表明電堆具備優異的循環穩定性（超過270個循環，約27天）。技術經濟性分析所證明的成本效益以及在露天條件下的穩定性表明該分子在電網規模的能源儲存中具有實用價值。

15.一種亞10μm厚度的超低面電阻離子傳導膜用于高功率密度釩液流電池（點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、壽命長的突出特點，非常適合大規模儲能；然而，它仍然受到低功率密度的影響。膜的高離子電導率對于提高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。薄膜的相對松散的交聯結構為離子傳輸提供了充足的自由體積。結果表明，該膜表現出0.04Ωcm2的超低面電阻，遠低于商用Nafion 115膜（0.20Ωcm2），使離子傳導性優越。此外，亞10μm PBI膜還顯示出45.5MPa的非常高的拉伸強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，并可穩定運行500多次，不會出現明顯的性能衰減。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.基于新型鉛基陽極電解液的鉛-溴液流電池（點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，在儲能應用中非常有前景。然而，陽極中的金屬鍍層受到枝晶生長的影響，導致電池的低面容量和較差的可靠性。本研究設計了一種PbBr(H2O)n+基陽極電解液，其溶解度高達2.4mol L?1，金屬離子傳輸速度快，動力學性能優異，面容量遠遠超過最新水平，以此構建一種循環壽命長，功率性能優異的鉛-溴液流電池。Pb2+和Br?之間的配位以及Br?在陽極上的特定吸附顯著削弱了電極界面附近的濃度梯度，并在陽極上實現獨特的欠電勢沉積。此種鉛-溴液流電池在40mA cm?2時庫侖效率為95.22%，能量效率為87.37%，實現了433mAh cm?2的超高面容量，在200mA cm?2中可長期穩定2500多次循環，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、長壽命無絡合劑的溴基液流電池（點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，溴基液流電池（Br-FB）在固定儲能方面具有很強的競爭力。然而，向電解質中添加溴絡合劑（BCAs）會減緩Br2/Br?反應動力學，導致Br-FBs的極化率更高，功率密度更低。本研究提出在傳統碳氈基底上原位生長垂直排列的MoS2納米片陣列作為電極，以構建高功率密度的無BCA的Br-FBs。MoS2陣列表現出對溴的強吸附能力，有助于電極捕獲和保留溴物種。即使沒有BCAs，由溴擴散引起的電池自放電也被抑制。此外，Br2/Br?反應的速率決定步驟得到了加強，并且垂直排列的陣列結構提供了足夠的反應位點，促進了Br2/Br-反應動力學并降低了電池極化。基于MoS2陣列電極的無BCA Br-FB在80mAcm?2下24小時靜置試驗后，容量保持率達到46.34%，滿足實際應用的要求。最重要的是，不含BCA的Br-FB在200mA cm?2的高電流密度下表現出97.00%的高庫侖效率和1000次循環的超長循環壽命。這項工作為開發用于高功率密度和長壽命Br-FBs的先進電極材料提供了一種可行的方法。

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