维度网讯，随着全球能源转型加速和可再生能源大规模并网，低成本、长寿命且高安全性的长时储能技术需求日益增长。碱性全铁液流电池凭借铁资源丰富、本质安全性高以及功率容量可解耦等特性，被视为大规模储能的理想选择。然而，传统铁基负极液存在电化学可逆性不佳、活性物质易分解以及配体跨膜渗透等问题，制约了电池循环寿命和实际应用。

近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的唐奡研究员和李瑛研究员团队针对这一关键瓶颈，提出了高空间位阻与负电荷界面协同设计策略，成功开发出超稳定铁配合物负极电解液。这一创新使碱性全铁液流电池实现了超过6000次循环无容量衰减，相关研究成果已发表在《Advanced Energy Materials》期刊上，特别研究助理魏巍为论文第一作者。

研究团队从分子结构入手，以12种富含羟基和磺酸基的有机配体为基础，设计合成了11种结构精准调控的铁配合物。经过理论计算和多轮筛选，最终确定了[Fe (HPF) BHS]⁴⁻双配体螯合负极液。该配合物通过多齿强配位形成大空间位阻结构，并利用磺酸基与羟基构建负电荷界面，借助Donnan排斥效应实现双重保护。这种设计有效阻挡氢氧根对铁离子中心的侵蚀，避免活性物质分解，同时显著降低活性物质与游离配体的跨膜渗透，从根本上解决了电解液交叉污染和降解失效问题，提升了电池长期运行的稳定性。

性能测试表明，新型电解液体系取得了显著突破。在80mA·cm⁻²电流密度下，电池稳定运行超过6000次循环且容量无衰减，平均库仑效率达到99.4%。在150mA·cm⁻²高电流密度下，能量效率保持78.5%，峰值功率密度达392.1 mW·cm⁻²。即使在0.9M高浓度工况下，仍可稳定循环2000次，能量效率为71.5%。多尺度表征证实，[Fe (HPF) BHS]⁴⁻能够重塑铁离子溶剂化结构，配体渗透速率较传统体系降低两个数量级，在6000次循环后无沉淀或副产物累积，结构和可逆性保持完好。

这项研究建立了全新的铁基电解液设计准则，大幅提升了全铁液流电池的寿命和经济性，为大规模储能提供了低成本、长寿命的解决方案，有助于支持双碳目标和能源安全保障。

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