作為水系有機(jī)液流電池（AOFB）的氧化還原活性材料，結(jié)構(gòu)多樣且高度可調(diào)的可溶性有機(jī)分子正受到越來越多的關(guān)注。然而，氧化還原活性分子的不良寄生反應(yīng)限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。

圖1.?分子設(shè)計(jì)及性能

中科院大連化物所李先鋒、張長昆等提出了一種通用的分子穩(wěn)定化策略，即在多環(huán)嗪衍生物（吩噻嗪和吩嗪化合物）的3,7位點(diǎn)上引入氨基，從而有效提高分子的氧化還原活性和電化學(xué)穩(wěn)定性。

理論計(jì)算和一系列電化學(xué)分析表明，3,7-取代的氨基作為氧化還原活性位點(diǎn)，可以通過在酸性溶液中分散電子密度來穩(wěn)定中間自由基，防止親核/親電攻擊。

圖2.?氧化還原機(jī)理研究

基于這一機(jī)制，合成的高溶解性吩噻嗪（PTZ）衍生物–3,7-雙((2-羥乙基)(甲基)氨基)吩噻嗪-5-溴化物（BHAP）在對稱液流電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，在18000次循環(huán)（62天）中，每循環(huán)的衰減率僅為0.00029%。

此外，基于BHAP的水系有機(jī)液流電池在22天后可提供47 Ah L^-1的穩(wěn)定容量，且容量衰減率低，為每周期0.0056%（每天0.077%），這表明氨基取代的多環(huán)偶氮（PA）分子是空氣穩(wěn)定水系有機(jī)液流電池的理想選擇。

圖3.?BHAP基水系有機(jī)液流電池的性能

Molecular Revealing the High-stable Polycyclic Azine Derivatives for Long-Lifetime Aqueous Organic Flow Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202312608