中科院大连化物所 research_institutes D1

发布：2026-06-17 · 事件：2026-06-17

近日，我所储能技术研究部（ DNL17 ）李先锋研究员团队在全钒液流电池（ VFBs ）负极电解液低温稳定化机理研究方面取得新进展。团队从原子层面阐明了 VFB 负极侧 V(II) 离子低温析出的演变机制，并提出了高稳定性钒电解液设计策略。 VFBs 具有安全性高、循环寿命长、设计灵活等优势，在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。电解质溶液作为储能介质，其稳定性直接决定了储能系统的工作温度窗口。

设计科技安全储能

近日，我所储能技术研究部（ DNL17 ）李先锋研究员团队在全钒液流电池（ VFBs ）负极电解液低温稳定化机理研究方面取得新进展。团队从原子层面阐明了 VFB 负极侧 V(II) 离子低温析出的演变机制，并提出了高稳定性钒电解液设计策略。 VFBs 具有安全性高、循环寿命长、设计灵活等优势，在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。电解质溶液作为储能介质，其稳定性直接决定了储能系统的工作温度窗口。在前期工作中，团队实现了正极电解液 V(V)  在高温条件下从 [VO 2 (H 2 O) 3 ] + 到沉淀前驱体 VO(OH) 3 （ Angew. Chem. Int. Ed . ， 2025 ），以及 VO(OH) 3 脱水缩合生成 V 2 O 5 沉淀的过程（ Chem. Sci. , 2026 ），并在此基础上提出了阳离子配位策略（ J. Energy Chem. ， 2025 ）。然而，负极电解液中的 V(II) 在低温下的析出结构和演变过程尚不明确。 针对这一问题，研究团队结合单晶 X 射线衍射技术、原位变温拉曼光谱及密度泛函理论计算等手段，系统解析了低温条件下沉淀形成的微观机理。结果表明，低温条件下 HSO 4 − 离子的解离平衡（ HSO 4 − + H 2 O ⇌ H 3 O + + SO 4 2 − ）正向移动，导致 SO 4 2 − 浓度升高。这些 SO 4 2 − 离子在相邻的 V(H 2 O) 6 2+ 之间形成氢键桥梁，驱动 V(II) 离子二聚并形成有序簇结构，最终诱发 VSO 4 ·xH 2 O 沉淀。基于上述机理，团队提出了第一、第二溶剂化壳层双位点协同调控策略，通过引入复合添加剂乙腈和盐酸，分别重构了 V(II) 离子的第一和第二溶剂化结构，提高了电解液的低温稳定性。实验结果表明，采用该电解液组装的单电池在− 10 °C 条件下可稳定循环 500 次，能量效率保持在 80% 以上。该研究为宽温域 VFBs 电解液的设计提供了理论指导。 相关成果以“ Chemistry Evolution of Low-Temperature Divalent Vanadium V(II) Precipitation Enables Wide Temperature Range Vanadium Flow Batteries” 为题，于近日发表在《德国应用化学》（ Angewandte Chemie International Edition ）上。该工作的第一作者是我所 DNL17 博士研究生詹成波。上述研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院 A 类先导专项“基于高比例可再生能源的储能关键技术与示范”、新基石科学基金会科学探索奖等项目的支持。（文 / 图 詹成波、李天宇） 文章链接： https://doi.org/10.1002/anie.4197481 DICP科普一下∣钒 DICP科普一下丨何为液流电池？ DICP科普一下∣电池电解液 DICP科普一下∣第一溶剂化