氧化还原液流电池（RFBs）是一种极具前途的储能技术，可以将间歇性的可再生能源（如太阳能、风能）整合和平衡到现有电网中。通过液体氧化还原电解液的进出，实现电解液的化学能与电能的相互转换。由于氧化还原电解质存储在外部而不是电极室中，因此容量可以独立于功率输出进行定制，功率输出随电堆配置和电池数量而变化。因此，设计具有大溶解度和可逆电子数的氧化还原活性物种是获得高容量RFBs的潜在方向。然而，大多数RFBs都是使用高酸性或碱性电解质来提高氧化还原活性物种的溶解性和稳定性。

近日，厦门大学陈嘉嘉教授报道了在温和的pH范围（3-8）内，Li₅BW₁₂O₄₀团簇用于2 e^-氧化还原反应，具有较快的电子转移速率（~2.5*10^-2 cm² s^-1）和较高的扩散系数(~2.08*10^-6 cm² s^-1)。

文章要点

1）in-operando aqueous-flowing拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）计算表明，{BW12}团簇的拉曼位移变化应该是由于不同氧化还原态下W-O_b-W和W-O_c-W之间键长的变化所致。

2）Li₅BW₁₂O₄₀的上述结构变化和氧化还原化学都具有高度可逆性，这使得Li₅BW₁₂O₄₀簇可以在不同pH下构建全阴离子水氧化还原液流电池。此外，阳离子交换Nafion膜还将排斥阴离子氧化还原对的交叉渗透性。

3）实验结果表明，通过与Li₃K[Fe(CN)_6]阴极电解液的耦合，在0~1.2 V的电压范围内，RFB的容量保持率可达95%，300次循环的平均库仑效率(CE)大于99.79%。同时，Li₅BW₁₂O₄₀簇还可以与LiI阴极电解液液配对，在pH为7和3的条件下形成水系RFBs，在0~1.3 V的电压范围内循环300次，容量保持率分别达到94%和90%。

本工作证实了设计多电子活性材料构建大容量长寿命RFBs的可行性。多金属氧酸盐等分子簇材料无疑以其结构可设计、组成可调等优点成为新型储能和发电的氧化还原材料。此外，借助in-operando aqueous-flowing拉曼光谱，可以实时获得分子结构演变的信息，这对于理解这些可溶性氧化还原对的反应机理具有重要意义。

参考文献

Le Yang, et al, POM Anolyte for All-anion Redox Flow Batteries with High Capacity Retention and Coulombic Efficiency at Mild pH, Advanced Materials. 2021

DOI: 10.1002/adma.202107425

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107425