有機氧化還原活性分子（ORAM）豐富且多樣，為經濟高效且可持續的能源儲存提供了巨大潛力，特別是在水性有機液流電池（AOFB）中。然而，確保 ORAM 在充電和放電過程中的穩定性至關重要，因為副反應可能會使其失去活性並消除其氧化還原活性。空氣穩定性對於許多 ORAM 來說仍然是一個挑戰，使其實際使用變得複雜。

近日，中國科學院大連化學物理研究所李先鋒研究員和張長坤研究員研究小組開發出在空氣中穩定的具有活性羥基和二甲胺支架的新型萘衍生物並作為 AOFB 的有效陰極電解液。這項研究，發表在自然永續性，顯示這些新型 ORAM 即使在空氣-大氣條件下也能實現長期穩定的循環。

ORAM 面臨著不穩定和高成本的挑戰，特別是在沒有惰性氣體保護的情況下使用時。這可能會導致不可逆的容量損失和電​​池壽命縮短。

在這項研究中，研究人員使用結合化學和原位電化學方法的可擴展方法合成了活性萘衍生物。這種方法簡化了純化過程並顯著降低了分子合成的成本。

此外，研究人員也證明了萘衍生物在電化學過程中的特定結構變化。所製備的萘衍生物具有具有親水性烷基胺支架的多取代框架，不僅可以防止潛在的副反應，還可以提高它們在水性電解質中的溶解度。

1.5 mol/L萘基AOFB在850次循環（約40天）內表現出穩定的循環性能，容量為50 Ah L^-1。值得注意的是，即使陰極電解液中有連續的空氣流動，基於萘的 AOFB 也可以平穩運行約 600 個循環（約 22 天），而不會出現容量和效率衰減。這顯示萘基陰極電解液具有優異的空氣穩定性。

此外，研究人員也將萘衍生物的製備規模擴大到公斤級（每罐5公斤）。含有這些萘衍生物的中試規模電池組實現了約 330 Ah 的平均係統容量。它們在 270 個循環（約 27 天）中表現出卓越的循環穩定性，容量每個週期的保留率為 99.95%。李教授說：“這項研究有望為可持續和空氣穩定電化學儲能的空氣穩定分子[技術]設計開闢一個新領域。”

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