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俄羅斯的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一系列新化合物，它們可以用作有機(jī)氧化還原液流電池中的陰極電解液和陽極電解液。這些材料有望為進(jìn)一步的研究開辟新的途徑，并克服商業(yè)大型儲(chǔ)能項(xiàng)目中有機(jī)氧化還原液流電池所面臨的一些挑戰(zhàn)。

Skoltech在莫斯科郊區(qū)的校園。該研究所的科學(xué)家測試了用于有機(jī)氧化還原液流電池的一系列新材料。 由于電動(dòng)汽車市場的潛在規(guī)模，近年來的電池研究趨向于為該市場服務(wù)的鋰離子和其他相關(guān)化學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新。

然而，對于平衡風(fēng)能和太陽能的間歇性而日益需要的大規(guī)模儲(chǔ)能而言，氧化還原液流電池提供了誘人的機(jī)會(huì)。電池本身具有可擴(kuò)展性，并且避免了與鋰離子電池相關(guān)的長期性能，安全性和材料可用性方面的許多問題。氧化還原液流電池（RFB）的許多早期商業(yè)項(xiàng)目都依賴釩，這帶來了一些毒性問題。但是，作為液流電池組件，有大量材料值得研究，包括豐富的有機(jī)材料。 除其他問題外，有機(jī)氧化還原液流電池因其低比容量而受阻。尋找具有更好特性的新材料（和材料組合）是克服這一挑戰(zhàn)的最簡單方法，并且一直是俄羅斯Skolkovo科學(xué)技術(shù)研究所（Skoltech）領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家的關(guān)注重點(diǎn)。Skoltech博士說，我們正在研究可溶于有機(jī)溶劑（非水有機(jī)RFB）的有機(jī)氧化還原活性材料。學(xué)生埃琳娜·羅瑪?shù)夏龋‥lena Romadina）解釋說，非水有機(jī)RFB的主要優(yōu)點(diǎn)是電池電壓高（高達(dá)5V，而水基系統(tǒng)約為1.6V），可以應(yīng)用的多種有機(jī)氧化還原活性分子以及在低溫下的潛在可操作性，無需擔(dān)心會(huì)凍結(jié)在0攝氏度以下。

Romadina是《 RFS的新有機(jī)材料探索》的兩篇新論文的主要作者，這些新論文發(fā)表在《材料化學(xué)雜志》 A和《化學(xué)通訊》上。第一個(gè)評估了一系列七種有前途的陰極電解質(zhì)材料，第二個(gè)描述了吩嗪類陽極電解質(zhì)材料的合成。

將兩者結(jié)合在一起，就可以形成一種液流電池，該電池可實(shí)現(xiàn)2.3 V的高電池電壓和優(yōu)于95％的庫倫效率，并且在50個(gè)循環(huán)中具有高容量和良好的穩(wěn)定性。該電池在《化學(xué)通訊》中有進(jìn)一步的描述。

該小組指出，它作為陰極電解液證明的聚三芳基胺材料以前在金屬離子電池中已顯示出作為陰極的前景，但以前在液流電池化學(xué)中尚未進(jìn)行過研究。為我們和其他科學(xué)家打開了一個(gè)非常有希望的新核心結(jié)構(gòu)。三芳基胺具有穩(wěn)定且完全可逆的氧化還原電勢，可以很容易地進(jìn)行修飾，從而提供不同的氧化還原電勢和物理性質(zhì)。Romadina解釋說，此外，我們發(fā)現(xiàn)，即使在有機(jī)溶劑中存在水的情況下，基于三芳基胺的化合物也可以保留其電化學(xué)性能，從而降低了溶劑制備的要求和成本。

盡管這些都是令人鼓舞的發(fā)展，但Skoltech指出，有機(jī)RFB在其他領(lǐng)域仍需要做更多的工作才能獲得商業(yè)利益。要使有機(jī)RFB在商業(yè)上可行，我們還需要在諸如低成本可擴(kuò)展的高可溶性氧化還原活性分子合成方面進(jìn)行研究；高性能膜的開發(fā)，該膜是良好的離子導(dǎo)體，但在充放電時(shí)可抑制陽極電解液和陰極電解液的交叉；Skoltech教授Keith Stevenson指出。

原標(biāo)題：俄羅斯科學(xué)家開發(fā)出新型有機(jī)氧化還原液流電池電解液