南京大学金钟课题组JACS：多电子转移的醌-吡嗪共轭氧化还原核心用于超稳定和高能量密度的水系有机液流电池

背景：随着可再生能源并网，需要发展安全、低成本、长时储能技术。液流电池是重要候选，但传统金属基电池存在资源稀缺和成本问题，而水系有机液流电池（AORFBs）使用有机分子作为电荷载体，具有可持续性和成本优势，但面临能量密度有限、稳定性不足等挑战。研究目的：针对有机分子多为单/双电子转移体系导致容量受限的问题，南京大学金钟课题组旨在设计具有多电子转移能力、结构稳定且溶解性良好的新型有机分子，以提升AORFBs性能。结论：课题组设计合成了水溶性醌-吡嗪π共轭融合分子DAPQ，其具有四个电荷存储位点，实现了能量密度翻倍，并表现出卓越的倍率性能和循环耐久性。基于DAPQ的AORFBs实现了超过50 Wh L⁻¹的能量密度和极低的日容量衰减率（0.0017%），通过光谱技术和理论计算证实了其氧化还原机制和结构稳定性，为AORFBs的发展奠定了基础。