中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部（DNL17）李先鋒研究員和張長(zhǎng)昆研究員團(tuán)隊(duì)在水系有機(jī)液流電池研究方面取得新進(jìn)展。
水系有機(jī)液流電池主要利用水溶性的有機(jī)活性分子作為氧化還原活性物質(zhì)。有機(jī)分子主要由C、H、O、N等自然界基本元素組成，來(lái)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(guò)分子工程修飾和電解液調(diào)控策略進(jìn)行調(diào)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(bào)道的很多有機(jī)分子的空氣穩(wěn)定性較差，限制了水系有機(jī)液流電池的實(shí)際應(yīng)用。因此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有高空氣穩(wěn)定性、高水溶性的有機(jī)活性分子是推動(dòng)水系有機(jī)液流電池發(fā)展的有效途徑之一。
DNL17李先鋒研究員和張長(zhǎng)昆研究員團(tuán)隊(duì)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(cè)試證明氨基可以作為氧化還原活性位點(diǎn)，從而提高分子的氧化還原活性，另外DFT理論計(jì)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(jìn)攻，使分子在酸性條件下具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。
并且在此基礎(chǔ)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(duì)稱電池穩(wěn)定循環(huán)18000次（62天），容量衰減率僅為0.00029%/圈，說(shuō)明該分子具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。另外在1 M BHAP/V2+全電池測(cè)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(shè)計(jì)高空氣穩(wěn)定性的活性分子提供了指導(dǎo)。
相關(guān)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(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊上。該工作第一作者是儲(chǔ)能技術(shù)研究部博士研究生張夢(mèng)琪。上述工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作計(jì)劃項(xiàng)目、遼寧濱海實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。（文/圖：張夢(mèng)琪）
