電子發燒友網報道（文/黃山明）有機液流電池（Organic Flow Battery）是一種以?有機分子?為活性物質的氧化還原液流電池。其電解質由溶解在有機溶劑中的氧化還原活性有機物構成，通過分子結構的可逆電子轉移實現能量存儲與釋放。

相比傳統的液流電池，如全釩、鐵鉻體系等，郵寄液流電池的材料更多樣，其活性物質來源廣泛，可通過化學合成定制分子結構，適配不同電壓與能量密度需求。并且避免使用稀有金屬或重金屬，降低資源依賴與環境風險。

而且水系有機液流電池具有本質安全的特點，不存在起火燃燒或爆炸的風險，電解液采用有機合成物質溶解在純水中，體系無強酸、無強腐蝕性，不依賴金屬資源，相對而言更加環保。

并且大多數有機物能進行2個或多個電子的氧化還原反應，例如蒽醌衍生物，使電池具有高能量密度和庫倫效率（CE）等優異電化學性能。更重要的是，有機材料合成路徑靈活，規模化后成本下降空間較大?。

有機液流電池發展現狀

有機液流電池主要應用于電網規模儲能系統，提供長時間、低成本的能源存儲解決方案。它們可以平衡可再生能源發電的間歇性，確保電網的穩定供電。此外，有機液流電池還在離網應用中逐漸受到關注，如為偏遠社區和微電網提供電力。

據市場研究報告，2023年全球有機液流電池市場規模為0.39億美元，預計從2024年的0.5億美元增長到2032年的3.78億美元，在2024年至2032年的預測期內，復合年增長率為28.86%。

目前中國科學院大連化學物理研究所研究員李先鋒與張長昆團隊設計開發了不對稱的芘類多電子轉移活性分子材料，應用該材料的電池能量密度達到59.6Wh/L_{catholyte}，展現出較好的耐高溫熱穩定性。

大連化物所團隊提出了原位電化學氧化合成方法，制備出耐氧性的萘衍生物活性分子，其在液流電池中作為正極活性分子展現出良好的穩定性，在正極電解液連續鼓入空氣的條件下仍能夠穩定循環600圈以上。

還有研究人員在母核中引入單個磺酸基團降低分子平面性，增強單體的區域電荷密度分布及其與水分子間的氫鍵相互作用，提升了電解液的溶解性，穩定了中間半醌自由基，表現出優異的穩定性，使電池能量密度達到59.6Wh/L_{catholyte}，且對稱電池及全電池在60℃的高溫下經過數千次循環無明顯容量衰減。

德國最先開啟水系有機液流電池的商業化進程，德國jenabatteries gmbh公司（后經重組更名為cerq）致力于水系有機液流電池的研發，并開發出temptma /甲基紫精全有機系統，可為100mwh以上的大型工業客戶提供安全且可擴展的存儲解決方案。

2021 年 6 月，國內水系有機液流電池公司——宿遷時代儲能科技有限公司成立，其與科研人員共同努力，在液流電池活性物質、離子交換膜和電解質配方等方面取得了重大突破。

2023 年10月，全球首套兆瓦級水系有機液流電池在宿遷投產，宣告了國內首家有機液流儲能電池企業正式邁入大規模儲能賽道，為安全高效的調峰調頻提供了更多備選方案。該電池采用全集裝箱式設計，便于運輸和快速安裝，電堆直流側能效達85%，電池綜合能效達70%，可以實現20000次深度放電循環，設計使用壽命20年。

不過，有機液流電池仍然存在一些挑戰，例如，對正極材料而言，TEMPO衍生物比其他分子具有更高的電位，但面臨開環和歧化還原的副反應，穩定性有待提升，需要合理的設計策略來優化其結構、抑制降解過程。

對負極材料而言，聯吡啶衍生物使用中性NaCl，比強酸、堿性的蒽醌體系更環保，但存在二聚及歧化的副反應，通過優雅的設計策略穩定化聯吡啶自由基十分重要，且其兩步的兩電子還原過程使電池管理復雜化，盡管使用共軛擴展策略實現了一步兩電子，但其內在原理仍不明晰，缺乏理論指導。

小結

有機液流電池憑借?環保性、低成本潛力與材料創新空間?，成為液流電池技術多元發展的重要方向?。盡管當前受限于能量密度與穩定性，但其在長時儲能與分布式能源中的應用前景廣闊，未來隨技術突破與規模化生產，有望在儲能市場中占據差異化競爭地位。?

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