近日，我院陈嘉嘉教授在水系多硫化物液流电池研究中取得重要进展，相关研究成果以“Cobalt-Bridged Polyoxoniobate Framework for High Reversibility and Capacity Retention Polysulfide Redox Flow Batteries”为题发表在Advanced Materials上。
液流电池因其容量与功率独立可调、寿命长、安全性高等优势，被视为未来长时间储能的重要方向。其中，水系多硫化物电解质凭借其高溶解度、超低成本及多电子反应能力等优势，被视为构建高容量液流电池的理想体系之一。然而，其实际应用长期受限于多硫化物反应动力学缓慢的问题，且强碱性工作环境对多数传统催化材料提出了严峻挑战。因此，开发在碱性条件下稳定、高效的新型催化剂，对于推动多硫化物液流电池的实际发展具有关键意义。
基于此，厦门大学陈嘉嘉教授课题组成功构筑了一种全新的、具有三维拓扑网络结构的钴桥接多铌氧簇框架（Co-PONbs），并首次将其用作多硫化物液流电池的高效电催化剂。相比于纯碳毡组，基于Co-PONbs的水系多硫化物液流电池在不同电流密度范围内均表现出良好的充放电平台，功率密度显著提升。在超过500小时循环过程中，能量效率保持在82.7%，库仑效率高达99.7%。在高电流密度下循环1500次，容量保持率超过99.96%，平均每次循环的容量衰减率仅为0.0027%，展现出优异的循环稳定性。理论计算表明，骨架中不同配位形式的钴原子形成了不对称的双活性位点，协同促进了多硫化物的高效转化。其中，多铌氧簇提供稳定的主体框架和电荷传输通道。Co离子作为连接节点，不仅增强了整体结构的稳定性，更在框架中引入了高密度的电化学活性位点。
该工作在陈嘉嘉教授的指导下完成。本院博士后崔莉萍和2022级硕士生葛歆玥为本论文的共同第一作者，博士生张曙、硕士生陈春君以及工程师冯柳宾参与了部分工作。该工作得到中国科学院储能专项（LDES15 0000）、国家自然科学基金（22441030、22393901、22021001、22272143）、国家重点研发计划（2021YFA1502300）、中央高校基本科研业务费（20720250005）、表界面化学全国重点实验室以及福建省自然科学基金（2024J01213135）的资助。
文章链接：http://doi.org/10.1002/adma.202514281
