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填补合肥空白 千吨级钠离子电池正极材料生产线“出货”
9月12日，记者从合肥禾电科技有限责任公司获悉，合肥首个千吨级钠离子电池正极材料生产线项目建成后，目前生产的产品已经正式投放，向市场供货。其电池性能和理化指标均位于行业领先水平，填补了全市钠离子电池生产空白，将促进合肥新能源产业链的完善，为积蓄绿色发展新动能提供支撑。 创新引领，是产业经济高质量发展的重要引擎。在合肥禾电科技有限责任公司内，钠离子电池正极材料正从生产线上有序产出，该项目是合肥首个千吨级钠离子电池正极材料生产线。根据项目发展规划，预计一期年产量达到千吨级，二期计划建成年产量达到50000吨，可实现年销售额15亿元。 钠离子电池作为新型储能电池，是锂电池的重要补充。作为极具潜力的新一代电化学储能技术，钠离子电池具有长循环、宽工作温度、安全稳定性强、高倍率、循环寿命长等性能优势。“目前，我们生产的产品已经投放到市场，逐步向客户供货。”合肥禾电科技有限责任公司相关负责人介绍。 该生产线创新性采用液固复合工艺生产升级材料，通过柔性化设计，既能实现“人—机”便捷操作又可实现全自动化生产，同时具备两倍以上产能提升空间，兼具生产高能量型和高倍率型等多款产品的能力；其电池性能和理化指标均位于行业领先水平，填补了合肥市钠离子电池生产空白。 钠离子电池除了可在光伏发电储能、绿电配储、电网调峰等领域运用外，还可在二轮电动车、观光车、清扫车、工商业储能柜、应急电源等诸多领域广泛应用，具备百亿级的产业规模。 随着“双碳”目标的提出，能源领域的绿色低碳转型正在持续推进。作为重要千吨级钠离子电池正极材料生产线项目，今后将促进合肥市新能源产业链变得更加完善，同时积蓄绿色发展新动能，带来显著经济效益和社会效益。
来源：合肥在线
因锂电池爆炸，阿里云机房火灾持续超30小时
自9月10日早上8时左右火灾发生，截至11日下午5点，导致阿里云新加坡地域可用区C网络访问及部分云产品服务异常的机房火灾已超30小时。据外媒，该事件已导致Lazada和字节跳动等主要科技公司托管的服务严重中断。 11日，机房起火原因与更多事件处理进度已经披露。在火灾持续30多个小时后，为何无法快速扑灭，如何应对此类火灾也成为讨论焦点。 根据阿里云官方《新加坡可用区 C 机房火灾》公告（以下简称火灾公告），新加坡机房火灾及升温的原因是锂电池爆炸。据《8视界新闻网》，事件发生时，有民众在事发前听到爆炸声，该数据中心随后冒出滚滚浓烟，现场能闻到一股呛鼻的烧焦味。 根据报道，此次事件灭火的手段包括水枪、房内洒水灭火系统、灭火机器人等。业内人士指出，对于锂电池火灾抑制手段，水消防并不可取。 锂电池火灾的应对主要包括快速灭火和高效冷却两个方面。快速灭火是为了极大降低火焰对临近电池和其他设备的热伤害；高效冷却是为了抑制电池内部的链式分解反应，防止电池再次复燃和热失控，同时也能有效降低对临近电池的影响。灭火剂中，全氟己酮表现出了快速扑灭电池外部明火的能力，其安全余量较高，对环境也较为友好，在喷发后，可快速汽化，迅速吸收大量热量，隔绝空气中的氧气，实现窒息灭火。 水消防不可取是由锂电池的特性决定的，锂电池在发生火灾时，水分可能会导致电池短路，进而加剧火势。此外，水与锂电池正负极材料以及电解液发生剧烈化学反应，产生的气体和热量可能会引发爆炸，加重火灾事故。也有观点认为，水能灭火抑复燃是有效手段。 对于锂电池爆炸的原因，该业内人士指出，锂电池自身的安全性在很多方面已经得到验证，此次事件可能受外部环境等多方面因素影响，具体原因需要等待调查结果。 据悉，该数据中心位于罗央大道，属于美国数据中心房地产投资信托Digital Realty名下。火灾发生后到当天晚上7时，失火的数据中心仍有两处冒着浓烟，中心内也停了至少两辆消防车，包括消防车在内的五辆民防部队紧急车辆也停在路旁。 消防员运用四支水枪灭火，房内的洒水灭火系统也启动，约20人在民防人员抵达前自行疏散，没有人在事故中受伤。 火灾公告显示，11日凌晨01:46，接当地消防要求，因消防浇水持续进行，机房开始出现积水和渗漏，电路存在短路风险，新加坡可用区C一栋机房大楼整体紧急断电，可用区C其他大楼业务网络已陆续恢复。 据报道，民防部队已派出一台灭火机器人到场冷却电池房，民防人员11日早上10时仍在现场浇湿以确保大楼安全。 截至11日下午5点，阿里云官方显示新加坡节点有15项服务异常。 12日凌晨，阿里云回应新加坡机房火灾进展表示，大部分受到网络影响的云产品已恢复正常服务，剩余断电的机房业务仍需等待物理条件的恢复。如现场评估后不具备原地恢复的物理条件，应急小组将执行服务器设备迁移恢复预案。
来源：能源电力说
科森科技跌停，固态电池概念退烧
固态电池的时代真的来了吗？近期，资本市场持续热捧固态电池概念股。科森科技（603626.SH）、南都电源（300068.SZ）、丰元股份（002805.SZ）等股票连续大涨。那么，哪些厂商是固态电池这一产业变革的重要参与者呢？ 宁德时代董事长曾毓群在今年的世界动力电池大会上表示，固态电池的关键是材料和化学体系。 中信证券研报称，基于固态电池2027年量产的预期，判断2024年起固态电池相关材料的生产商将依托于各电池厂商中试产线开始批量供货并兑现业绩。 科森科技：搭上清陶能源产业链 此次科森科技连续涨停，主要是涉及了“折叠屏”“固态电池”这两大近期最为火热的概念。科森科技在近日公告中称，针对固态电池概念股，公司再次提醒，公司不生产固态电池产品。 科森科技涉及固态电池概念，或与清陶（昆山）能源发展集团股份有限公司（以下简称清陶能源）的合资公司有关。而清陶能源被视为国内固态电池两大独角兽之一。 科森科技一方面参股清陶能源，另一方面与其成立合资公司。据科森科技2024年半年报，上市公司与清陶能源共同投资成立了科森清陶（昆山）能源科技有限公司，专注于固态电池的集成、组装和系统集成等业务。同时，科森科技作为清陶能源的供应商，为其提供电池模组产品，并持有清陶能源的股份，形成了紧密的合作关系。 9月9日，科森科技在连续十个交易日涨停后终于回落，当日跌停，收报11.89元/股。 与清陶能源达成合作的公司不止科森科技。9月6日，先惠技术（688155.SH，股价31.91元，市值39.9亿元）在投资者平台表示，公司与清陶能源已就未来长期合作意向签订框架性协议，双方将围绕全固态电池核心关键装备的研发和产业化进行合作。目前全固态电池设备处于研发阶段，不涉及产能。公司将综合现有产量、在手订单和潜在的市场机会等因素，规划未来产能数据，并按照相关规定及时履行信息披露义务。 先惠技术曾于7月2日晚间披露称，公司与清陶能源签订合作研发协议，双方共同出资，围绕全固态电池核心关键装备，开展研发和产业化。先惠技术表示，清陶能源系一家专注于顶尖新能源材料技术的产业转化，通过锂电池关键材料的原创开发、装备的创新设计和量产工艺的优化，率先实现了固态锂电池的产业化。本协议旨在充分发挥双方优势资源，围绕全固态电池核心关键装备的研发和产业化进行合作，促进双方共赢发展，符合公司整体发展战略。 新材料研发成重点 不管是科森科技还是先惠技术，都不涉及固态电池材料。而如曾毓群所言，固态电池的关键是材料和化学体系。 当升科技（300073.SZ，股价31.48元，市值159.45亿元）是正极材料龙头公司，但也积极布局电解质材料。公司9月6日于投资者平台表示，固态电解质开发方面，公司通过特殊组分设计以调控锂离子通道，多元素靶向修饰以稳定晶体结构，设计出独特的全流程纳米一体化工艺，成功开发出高离子电导率、高稳定性的纳米级固态电解质。公司相关固态锂电产品已率先导入辉能、清陶、卫蓝、赣锋等固态电池客户，并实现批量销售。 此前曾有业内人士告诉记者，目前的正极材料是配合液态电解液使用的。固态电池解决了安全问题，因此可以使用超过300Wh/kg的电池体系的材料。 而近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所在硫化物全固态电池领域取得进展。据其官网，青岛能源所先进储能材料与技术研究组近期开发出基于硫化锂正极的高比能长循环全固态锂硫电池，该电池的能量密度超过600 Wh/kg。与商业化的锂离子电池相比，其能量密度高出1倍有余。并且，因不使用稀有金属，彻底解决了锂电正极材料的高成本难题。 研究表明采用硫化物固态电解质，硫化锂作为正极可将能量密度提升至液态锂电的两倍（超过600 Wh/kg）；未来采用硫正极匹配金属锂负极，可实现能量密度进一步提升（高达800 Wh/kg），是动力电池的未来发展方向。因此，硫化锂和硫是全固态电池未来正极材料的最优选择。 对此，真锂研究首席分析师墨柯对《每日经济新闻》记者表示：“是一个选择，但不一定是最优。未来固态电池的正极材料有可能是不含锂的材料。”其认为，除了上述正极材料，还有一些理论能量密度很高的有机化合物。 鑫椤咨询主编吕真真对记者表示：“单从材料看，一方面不使用镍、钴等金属，成本降低。另一方面是能量密度提升，硫化锂正极材料的克容量可以达到高镍的5倍左右。” 而丰元股份，正是青岛能源所在正极材料领域的合作伙伴。据其2024年半年报，公司与中国科学院青岛生物能源与过程研究所共建中科丰元高能锂电池材料研究院，开展高能量密度锂电池高性能正极材料研发与产业化，主要为公司在正极材料的研发与产业化方面提供技术支撑和支持。
来源：每日经济新闻
匍匐前进的动力电池：中腰部企业利润失速，固态电池产业化道阻且长
上半年，锂电板块经历了市场需求和供应链成本的剧烈波动。进入下半年，电池价格虽未见价格触底，但已逐渐收窄降幅。 21世纪经济报道记者统计了宁德时代、亿纬锂能、欣旺达、国轩高科、中创新航、孚能科技、鹏辉能源、南都电源、瑞浦兰钧9家在A股、H股上市的动力电池企业上半年的财务数据。数据来源：公司财报 制图：费心懿 分析发现，尽管动力电池企业在锂电产业链波动的情况下同样面临成本与价格，出货量与毛利率，收入和净利润的平衡，但这些企业也因各自不同的策略选择表现不同。 在这一过程中，以宁德时代为代表的头部企业凭借市场地位和成本控制能力，依然保持着较为稳健的业绩表现。然而，对于中腰部企业而言，利润失速现象更为显著，部分企业甚至陷入亏损困境。 值得注意的是，在固态电池这一前沿领域，中腰部企业寄希望于“弯道超车”，今年以来动态频频，产业化进展明显提速。尽管目前固态电池还未实现大规模量产，但其展现出的高能量密度为电池未来发展带来了新的希望。 固态电池产业化之路并非坦途。高昂的成本、技术难题以及尚未统一的化学路径等问题仍需行业共同努力加以攻克。此外，全球贸易保护主义的盛行也为国内电池企业的海外业务拓展带来了诸多不确定性因素。动力电池板块缓慢修复 总体上，今年上半年的动力电池板块产能利用率有所修复，存货水平有所下降。 从财务收入来看，上述九家上市公司的营收合计2656.93亿元，归属于上市股东的净利润合计259.40亿元。其中，宁德时代瓜分了板块内超6成的收入，以及接近9成的净利润。 值得注意的是，宁德时代营收下滑11.9%，从去年四季度算起，其已经连续第三个季度下降；无独有偶，亿纬锂能的营收同样下滑了5.7%。 但不难看出，上述两家企业的收入失速情况实质小于电池价格的下滑速度。 同期，根据市场数据，磷酸铁锂电芯的市场报价从年初的0.4元/Wh已经跌至近期的0.3元/Wh，三元电芯的市场报价也从年初的0.5元/Wh跌至近期的0.4元/Wh，下降幅度达到20%-30%。 宁德时代的回应是，尽管（电芯）价格有所下跌，但由于碳酸锂等原材料成本快速下跌，使得单位毛利保持稳健态势。 另一边，中腰部企业的利润失速更为显著，南都电源营收下滑27.27%；鹏辉能源营收下滑了13.75%。同期，其归属于上市公司股东的净利润分别下滑了39.49%和83.41%。孚能科技和瑞浦兰钧延续了亏损，是上半年所有锂电池公司中亏损的唯二企业，但亏损有所收窄。 “锂电新贵”瑞浦兰钧呈现“增收不增利”的局面，动力和储能的毛利率分别仅1.10%和3.2%，但其出货量规模来到新高，总销售16.18GWh锂电池产品，同比增长108%。 孚能科技应对市场竞争的策略是出海，则表示，2024年海外客户是公司营业收入重要来源之一，公司将制定明确的海外市场布局。 彭博新能源财经数据分析，2023年中国锂电池产能利用率降至43%。从财报来看，上半年动力电池企业的产能利用率有所好转。 宁德时代同比增长4.7个百分点达到65.3%；亿纬锂能的整体产能利用率约84%，除却消费电池，动力和储能的产能利用率合约70%；欣旺达董事长王威也在媒体采访中透露，公司还有产能利用率不足的问题。 此外，在价格下行期，动力电池企业的存货周转情况有所提高。去年同期宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、中创新航的存货周转率为2.4、2.3、1.8、1.0，今年上半年，四家电池企业的存货周转率进一步上升至2.6、2.8、2.5、1.8。 近期，宁德时代透露其2024年下半年的排产和订单饱满，产能利用率预计会进一步提升。另一边，与雅化集团签订三年长协以绑定上游企业产能，来控制其未来几年的原材料供应及成本稳定。 在动力电池的市场需求方面，在以旧换新补贴以及各地消费刺激补贴带动下，国内电车市场传统旺季“金九银十”的消费数据较为乐观。 蜂巢能源董事长兼CEO杨红新认为，动力市场未来2—3年增速最快的是增程、大电量的PHEV、快充和HEV海外市场这几个领域；新型储能尤其是工商业储能也在增速发展中。 但在全球市场，贸易保护主义盛行，关税碳壁垒、法律政策的掣肘，意味着国内电池企业的海外业务拓展仍面临一系列挑战。 正如宁德时代董事长曾毓群表示，今年，动力电池行业必须迈进“高标准”发展阶段。固态电池产业化提速 尽管动力电池产业在匍匐中艰难前行，但对前沿领域的研发探索从未止步。 今年以来，固态电池相关概念股股价水涨船高。其背后固然有资本炒作的成分，但更为重要的是，固态电池产业进程明显提速。 Wind数据显示，南都电源本周股价大涨近67%，推动股价上涨来源于一则公开披露。 南都电源在投资者互动平台上表示，目前固态电池产品能量密度可达350Wh/kg，循环寿命2000次，已通过热箱、短路等安全项测试。但短期内不会大批量生产，对公司2024年度业绩不会产生较大影响。 无独有偶，8月28日，中创新航披露了全固态电池技术，能量密度高达430Wh/kg，容量超过50Ah，计划于2027年小批量装车，2028年量产。 同日，鹏辉能源最新披露的固态电池研发路线图显示，到2025年，计划中试研发并小规模生产，能量密度将达300Wh/kg以上；到2026年建立产线并批量生产全面推广。 大东时代智库对国内固态电池的代表企业已公布的28款电池进行分类，目前已公布的半固态、固态电池能量密度主要集中在300-399Wh/kg，占比50%，依然处于半固态电池的范围内。 其次为400-499Wh/kg，占比32.1%。按照全固态电池500Wh/kg的能量密度标准来看，目前达到的占比仅7.1%，为亿纬锂能半固态软包电池及宁德时代的凝聚态电池，后者则不属于固态电池范畴。 目前主流的动力电池能量密度多在200Wh/kg以下。公开信息显示，比亚迪广为人知的刀片电池能量密度为140Wh/kg。 然而在一片乐观声中，曾毓群给火热的固态电池行情泼了一盆冷水，他表示，“如果用数字1到9表示固态电池的技术和制造成熟度，1是刚开始涉及这一领域，9是技术成熟可以投入大规模生产，那么当前行业最高水平只到了4左右。只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。” 这也意味着，固态电池距离大规模产业化还有很长的路要走。“距离真正的全固态电池量产落地，背后还需要攻克较多的工程和技术难题。”有业内专家表示。 一个值得注意的细节是，尽管2024年国内固态电池产能建设的消息频频出现，有超30家企业宣布重要的项目动态，但目前项目多处于开工或签约状态，完工率较低，宣布投产的也仅集中在半固态电池领域。 “目前固态电池最主要的缺点是固态电解质的成本仍然很高，这其中包括材料成本和制造成本。另外，固态电池的化学路径没有统一，这导致规模降本效应在当前还很难实现。”彭博新能源财经储能分析师史家琰在接受21世纪经济报道记者采访时表示。 曾毓群认为，研发全固态电池的关键，在于对材料和化学体系的研究，其中最难的就是“固-固界面”（即颗粒与颗粒间的离子传输）问题。
来源：21世纪经济报道
全固态电池会不会颠覆主流的动力电池市场？
8月28日，中创新航在成都举办了规模宏大的2024全球生态大会，并重磅推出“无界”全固态电池，能量密度高达430Wh/kg，容量超过50Ah，同时在电池运行压力、寿命、功率方面均取得重要突破。计划于2027年小批量装车，2028年量产。 不过值得注意的是，虽然将全固态电池作为颠覆式的技术创新，但中航高层并不认为其会率先应用在主流的动力电池市场，而是会在某个细分市场，比如对能量密度和安全更加注重的eVTOL电动飞机领域。那么，作为当下最为火爆的技术方向，全固态电池到底会不会颠覆主流的动力电池市场，本文带您一探究竟。 一、全固态电池技术路线回顾 全固态电池原本有三条技术路线，分别是聚合物，氧化物以及硫化物（参考全固态电池路在何方），最近三年来又新增了一条卤化物路线（参考丰田固态电池也用卤化物电解质？），所以目前是多种路线并存的现状。其中锂离子电导率最高的是硫化物电解质，达到了32mS/cm, 是目前液态电解液的三倍（10mS/cm）; 而且材料相对成熟度也更高，日韩企业也已经深耕多年，是短期内最有希望量产的。 此外，硫化物电解质的密度比较低，只有2g/cm3左右，与液态电解液相比增加幅度较少（1.2g/cm3）, 对于高比能电池比较友好，是目前国内众多企业面向下一代400Wh/kg电池的不二之选。此前广汽集团发布的400Wh/kg的全固态电池就是采用的硫化物电解质，这次中航发布的430Wh/kg“无界”电池大概率也是该路线。 不过要注意的是，硫化物电解质对环境湿度十分敏感，容易释放有毒的硫化氢气体，并且材料表面结构发生变化，离子电导率下降明显。其加工性能堪忧，很难大规模量产。 所以在9月1日举办的第三届世界动力电池大会上，宁德时代CEO曾毓群讲到，如果用数字1到9，表示固态电池的技术和制造成熟度，目前宁德时代研究进展也处在4左右，只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。“但是对比全世界的情况，我们的研究应该算是领先一大步，或者用英文说Second to none”。 这句英文Second to none值得我们去深入分析。字面意思来看，这代表了宁德时代硫化物全固态电池放眼全球来看是首屈一指，无出其右。 不过虽然C公司宣称在固态电池领域已经有十多年的积累，组建了接近千人的固态电池和新体系电池研发团队。但是针对硫化物全固态电池，业内公认日本丰田是最早研究的，而且在相关发明专利上也是遥遥领先。那为何曾总会说自家的电池Second to none呢？这可能跟电池的应用场景相关。 二、全固态电池的应用场景 全固态电池的核心是提升安全，而对于锂电池而言，安全跟能量密度一般是负相关。所以说大部分企业发展全固态电池的初衷就是为了能够在超高比能量的电池上兼顾安全性能，比如中创新航，起初将固态电池比能量定为300Wh/kg；而近两年发现液态电池比能量320Wh/kg时也能一定程度上解决其安全问题，所以就把全固态电池的目标瞄准到400Wh/kg以上。 但是400Wh/kg的电池对于主流电动汽车而言并不是必须的，极氪001上140kWh的麒麟电池，电芯能量密度只有285Wh/kg左右（参考麒麟电池首款高比能电芯分析）。所以中航把全固态电池的应用场景定在了某些细分领域，比如对能量密度和安全要求更高的eVTOL（电动飞机或者飞行汽车,电池成本占比较低）。宁德时代的500Wh/kg凝聚态电池也是瞄准了商用大飞机这个细分市场，并没有打算用在新能源汽车领域。 那么，固态电池到底能否应用在主流的电动汽车领域呢？这要从该应用领域对电池的指标要求来看。根据艾媒咨询的调研报告，目前制约消费者购买汽车的主要是续航里程，充电速度，安全以及成本。 前文已经提到过，随着CTP技术的普及，现在液态三元电池已经能实现千里续航，连磷酸铁锂都能实现超过800km的续航（参考小米SU7从小米SU7 Pro看神行全能电池），所以用超过400Wh/kg的全固态电池提高续航里程并没有太大必要性。 此外，固态电池的成本跟同体系液态电池相比较也没有任何优势，甚至会高出好几倍，所以在主流电动汽车市场基本无法大规模使用。 就连欧阳明高院士对固态电池的发展进程也是持非常谨慎的态度，并没有一步到位的想法，而是采用分步走的策略。 首先重点攻关固态电解质，2025年以200Wh/kg和400Wh/L为目标，打通全固态电池技术链，三元和石墨正负极基本不变，确立主体电解质；这一步的核心是验证全固态能否将能量密度更高的三元电池热失控温度改善到磷酸铁锂的水平。 第二步和第三步分别重点攻关高容量复合负极和高容量复合正极，在2030年以及2035年实现400Wh/kg和500Wh/kg的阶段目标。 这里面尤其是注意的是2025年200Wh/kg的全固态电池，在能量密度上甚至还低于目前主流的三元电池，成本上肯定也要更高，那么其应用场景会在哪里呢？笔者在此前的文章中分析过，大概率会是目前丰田汽车一家独大的HEV领域（参考全固态电池的技术路线图会是怎样的？） 首先正负极材料都是成熟体系，尤其是石墨负极体积膨胀较小，电池施加的压力也小很多，这样只需要解决固态电解质的问题即可，不必过多考虑主材本身的问题。 其次，固态电解质的导入会导致能量密度下降，而HEV电池主要考虑功率和循环，对比能量要求很低。 第三，硫化物电解质温度范围很宽，可以在-40~85℃下使用，避免了热管理的需求，降低了系统成本。由于HEV电池一般只有1~2kWh成本更加可控，而循环寿命上进行初期验证，哪怕无法满足要求也能通过及时更换来解决。 所以说丰田一开始把固态电池定位在HEV车型上应该是经过深思熟虑的，后面打算直接用在BEV上应该是看到了其高比能的潜力。如果宁德时代曾总说的Second to none属实，那么丰田在硫化物高比能电池的进展可能没有那么顺利。 小结：虽然全固态电池是今年锂电池领域最为火爆的技术热点，但其应用场景并不一定是主流的新能源汽车，其高昂的成本和极高的比能量并非是该领域必须的。大概率会在某些细分市场率先取得应用，比如需要高比能和高安全的电动飞机领域，以及对功率要求极致的HEV领域。 全固态电池取得应用的核心是把高比能三元电池的热失控温度改善到跟磷酸铁锂电池相近的水平。按照欧阳明高院士的研究，如果能够把热失控限制在固固反应，三元电池安全性提升到磷酸铁锂电池这个完全可以做到的。至于成本方面，三元电池无法跟磷酸铁锂相媲美，得需要更为先进的复合正极了（比如中航生态大会上发布的尖晶石LNMO电池）。
来源：言之成锂
科学家开发出新型水系有机液流电池
近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋、研究员张长昆团队联合长春应用化学研究所研究员李胜海研究员在水系有机液流电池研究方面取得新进展。合作团队提出了原位电化学氧化合成方法，制备出耐氧性的萘衍生物，其在液流电池中作为正极活性分子展现出良好的稳定性。研究发现，在正极电解液连续鼓入空气的条件下，该电池仍能够稳定循环600圈（超过20天）以上，证明了萘衍生物正极活性分子具有优异的空气稳定性。基于此，团队实现千克级分子制备，并成功将其应用于电堆测试。相关成果发表在《自然-可持续》上。基于空气稳定萘型衍生物的水系有机液流电池。大连化物所供图 液流电池有机活性分子的稳定性和成本是重要评价标准。目前，有机活性分子面临水溶性相对较低、稳定性差、合成成本高等问题。尤其在非惰性气体保护下，有机活性分子的结构稳定性和电池的循环稳定性受到巨大的挑战。 工作中，为合成低成本、高稳定性的有机活性分子，李先锋和张长昆团队以大宗性化学品羟基萘作为底物，采用化学合成和电化学合成相结合的制备策略，制备出多取代基修饰的萘醌活性分子。该方法简单高效，无需复杂的分离纯化过程，简化了合成步骤的同时降低了成本。此外，团队通过原位核磁共振和离线液质联用等谱学方法，分析了不同结构衍生物的电化学反应机理。结果表明，在电化学氧化阶段，萘衍生物羟基对位侧的苄胺官能团离去，并与水反应氧化生成萘醌，进一步与水加成生成多取代的萘醌活性分子。理论计算和实验结果表明，二甲胺官能团提高了萘醌分子的溶解性的同时对分子活性中心起到保护作用，从而提升了高浓度电解液的稳定性。研究团队进一步采用一体化装置将萘活性分子的合成过程进行放大，单次可制备5千克萘衍生物分子，并进行了电堆稳定性测试。 该研究有望为低成本、高稳定液流电池活性分子的结构设计及合成方法优化提供新思路，有助于将水系有机液流电池规模化和实用化。
来源：中国科学报
