中國儲能網訊：近日，大連化學物理研究所儲能技術研究部（DNL17）李先鋒研究員和張長昆研究員團隊在水系有機液流電池研究方面取得新進展。
水系有機液流電池主要利用水溶性的有機活性分子作為氧化還原活性物質。有機分子主要由C、H、O、N等自然界基本元素組成，來源廣泛，種類多，并且其氧化還原電位、溶解度和穩(wěn)定性等可以通過分子工程修飾和電解液調控策略進行調節(jié)，是極具發(fā)展前景的新一代液流電池活性材料。但是目前報道的很多有機分子的空氣穩(wěn)定性較差，限制了水系有機液流電池的實際應用。因此設計開發(fā)具有高空氣穩(wěn)定性、高水溶性的有機活性分子是推動水系有機液流電池發(fā)展的有效途徑之一。
DNL17李先鋒研究員和張長昆研究員團隊提出了一種多環(huán)吖嗪分子（吩噻嗪、吩噁嗪）的穩(wěn)定修飾策略：3,7位氨基取代。一系列吩噻嗪衍生物的合成和測試證明氨基可以作為氧化還原活性位點，從而提高分子的氧化還原活性，另外DFT理論計算表明氨基的引入可以穩(wěn)定中間體自由基，避免其受到水或者氧氣的親電/親核進攻，使分子在酸性條件下具有優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性。
并且在此基礎上，作者合成了高穩(wěn)定性和高水溶性（1.3 M）的吩噻嗪衍生物溴化3,7-雙-((2-羥乙基)(甲基)氨基)吩噻嗪（BHAP）。0.05 M的對稱電池穩(wěn)定循環(huán)18000次（62天），容量衰減率僅為0.00029%/圈，說明該分子具有優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性。另外在1 M BHAP/V2+全電池測試中，電池的放電容量為47 Ah L-1，循環(huán)300圈（22天）后容量保持率為98.3%（容量衰減率：0.0056%/圈、0.077%/天）。該工作為設計高空氣穩(wěn)定性的活性分子提供了指導。
相關工作以“Molecular Revealing the High-stable Polycyclic Azine Derivatives for Long-lifetime Aqueous Organic Flow Batteries”為題發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊上。該工作第一作者是儲能技術研究部博士研究生張夢琪。上述工作得到了國家重點研發(fā)項目、國家自然科學基金、中國科學院國際合作計劃項目、遼寧濱海實驗室項目等項目的支持。（文/圖：張夢琪）
