近期，来自韩国科学技术院（KAIST）和浦项科技大学（POSTECH）的一个研究团队开发了一种可溶性高且十分稳定的活性分子——萘二酰亚胺（NDI）。在液流电池中，它可以被用来代替钒酸盐。

虽然NDI分子几乎不溶于水，因此很少被研究，但上述研究小组成功地连接了4种铵的官能团，在水中的溶解度高达1.5M。通过调节这些有机分子的相互作用，研究人员避免了严重的副反应，并降低了电子转移过程中自由基形成引起的可循环性。

研究人员表示，“通过修改现有的低溶解度有机活性分子，并将其用作氧化还原液流电池的活性分子，证明了分子设计的原理。我们还证明，在氧化还原反应中，我们可以利用分子间的相互作用来抑制激进分子的化学反应性。”

此外，研究人员表示，当将最新NDI溶液用于中性氧化还原液流电池时，在500次循环后，电池依然保持了98%的容量。这意味着每次循环仅0.004%的容量衰减，也就是说，如果电池运行45天，仅会损失2%的容量。

最新研究成果已于近期发表在了《先进材料》杂志上。研究人员还表示，新开发的NDI分子，每个分子可以容纳两个电子，这意味着每使用1M的NDI溶液可以存储2M的电子。

相较之下，用于钒氧化还原液流电池的钒，需要高浓度的硫酸溶液，其溶解度约为1.6M，每个分子只能容纳一个电子，这意味着它总共可以存储1.6M的电子。因此，与现有的钒器件相比，新开发的NDI活性分子具有更高的存储容量。

研究人员说，“如果它以后被用于水氧化还原液流电池，连同它的高能量密度和高溶解度，它还将具有可用于中性pH电解质的优势。”

“钒氧化还原液流电池目前使用酸性溶液，会导致腐蚀，我们希望我们的分子能解决这个问题。由于现有的锂离子储能系统（ESS）是易燃的，我们必须开发更安全、更便宜的下一代ESS，我们的研究在解决这一问题方面表现出了很大的希望。”他们补充道。

编辑/范辉