大化所李先锋/张长昆AFM：高稳定性多环偶氮衍生物用于长寿命液流电池

作为水系有机液流电池（AOFB）的氧化还原活性材料，结构多样且高度可调的可溶性有机分子正受到越来越多的关注。然而，氧化还原活性分子的不良寄生反应限制了它们的实际应用。

图1. 分子设计及性能

中科院大连化物所李先锋、张长昆等提出了一种通用的分子稳定化策略，即在多环嗪衍生物（吩噻嗪和吩嗪化合物）的3,7位点上引入氨基，从而有效提高分子的氧化还原活性和电化学稳定性。

理论计算和一系列电化学分析表明，3,7-取代的氨基作为氧化还原活性位点，可以通过在酸性溶液中分散电子密度来稳定中间自由基，防止亲核/亲电攻击。

图2. 氧化还原机理研究

基于这一机制，合成的高溶解性吩噻嗪（PTZ）衍生物–3,7-双((2-羟乙基)(甲基)氨基)吩噻嗪-5-溴化物（BHAP）在对称液流电池中表现出优异的循环性能，在18000次循环（62天）中，每循环的衰减率仅为0.00029%。

此外，基于BHAP的水系有机液流电池在22天后可提供47 Ah L^-1的稳定容量，且容量衰减率低，为每周期0.0056%（每天0.077%），这表明氨基取代的多环偶氮（PA）分子是空气稳定水系有机液流电池的理想选择。

图3. BHAP基水系有机液流电池的性能

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