【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】可再生能源電力的快速發(fā)展，加劇了對可規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)的需求，以平抑太陽能和風(fēng)能的間歇性，中性水系有機(jī)液流電池(AORFBs)為可再生能源從輔助能源向主力能源過渡提供了一條有前景的路徑。然而，其發(fā)展受到高濃度條件下材料長期循環(huán)穩(wěn)定性不足和氧化還原動力學(xué)緩慢的制約。
 

　　近日，西安交通大學(xué)前沿院何剛教授團(tuán)隊(duì)提出了一種側(cè)鏈對稱性破缺策略，并采用一鍋法高效制備了一系列側(cè)鏈不對稱修飾的萘二酰亞胺(NDI)負(fù)極電解質(zhì)材料。其中，diol-dex-NDI表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性，溶解度高達(dá)1.82 M。密度泛函理論計(jì)算與分子動力學(xué)模擬表明，該分子優(yōu)先采取動態(tài)的反平行π-π堆積模式，從而增強(qiáng)熱力學(xué)穩(wěn)定性并有效抑制分子聚集行為。原位拉曼光譜分析揭示了電子轉(zhuǎn)移過程中水合殼層的動態(tài)演變，計(jì)算結(jié)果顯示diol-dex-NDI的去溶劑化能壘相比對稱型dex-NDI降低了35%。此外，分子與電極界面間的π-π及偶極相互作用有效增強(qiáng)了吸附能，促進(jìn)了電子轉(zhuǎn)移動力學(xué)。同時(shí)，該分子設(shè)計(jì)強(qiáng)化了關(guān)鍵的C-N鍵(鍵解離能顯著提升)，從本質(zhì)上增強(qiáng)了抗電化學(xué)降解能力。憑借這些優(yōu)勢，基于1.0 M(2 M e-)diol-dex-NDI/MiAcNH-TEMPO的液流電池在循環(huán)620圈后無明顯容量衰減。本工作從分子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)出發(fā)，利用側(cè)鏈對稱性破缺策略成功調(diào)控了分子π-π堆積方式、水溶性、電極反應(yīng)動力學(xué)及化學(xué)穩(wěn)定性，該研究為開發(fā)高濃度、長壽命水系有機(jī)液流電池電解液提供了全新的設(shè)計(jì)思路與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
 

　　該研究成果近期以《側(cè)鏈對稱性破缺實(shí)現(xiàn)萘二酰亞胺在中性水系有機(jī)液流電池中高濃度與循環(huán)穩(wěn)定性的解耦》(Side-Chain Symmetry Breaking in Naphthalene Diimides Decouples High Concentration From Cycling Stability in Neutral Aqueous Organic Redox Flow Batteries)為題發(fā)表于國際權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)(Inside Front Cover)。前沿院博士生張恒為論文第一作者，何剛教授為論文通訊作者，西安交通大學(xué)前沿院為本論文第一完成單位。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項(xiàng)、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃關(guān)鍵核心技術(shù)項(xiàng)目、中國博士后科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目、西安交通大學(xué)分析測試共享中心及超算平臺的支持。
 

　　引用：西安交大何剛教授團(tuán)隊(duì)在中性水系有機(jī)液流電池研究中取得進(jìn)展 西安交通大學(xué) 【引用時(shí)間：2026年8月10日】