具有高氧化还原活性和出色稳定性的环氮氧自由基（CNRs）在中性有机氧化还原液流电池（AORFBs）的大规模储能方面有着广阔的应用前景。

近日，西安交通大学Jiangxuan Song报道了一种新型的五元环氮氧自由基3-carbamoyl-2,2,5,5-tetramethylpyrroline1-oxyl自由基（CPL），作为中性AORFBs的正极电解液。

文章要点

1）研究发现，具有氨甲酰基取代的CNR中的环结构对氧化还原电位有显著的影响。具体而言，吡咯啉基CPL表现出0.76 V的高氧化还原电位，比哌啶基CPL高160 mV。

2）密度泛函理论（DFT）计算表明，吡咯环结构会降低还原反应的标准自由能和N-O上端的电荷总数。

3）当与双(3-三甲基氨基)丙基紫精（BTMAP-Vi）负极电解液配对时，基于CPL的AORFBs显示出高达1.31 V的高电池电压和超过500个连续充放电循环的99.96%/循环的出色容量保持率。

研究发现为高能量密度和高功率密度的中性氧自由基提供了高氧化还原电位正极电解液替代品的重要一步。

参考文献

Bo Hu, et al, Five-Membered Ring Nitroxide Radical: A New Class  of High-Potential, Stable Catholyte for Neutral Aqueous Organic Redox Flow Batteries, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202102734

https://doi.org/10.1002/adfm.202102734