乙二醇功能化萘二酰亚胺在非水系液流电池中的平衡策略：溶解性、扩散性与跨膜渗透的协同优化

研究人员针对非水系液流电池（RFB）中萘二酰亚胺（NDI）溶解性差、扩散效率低及跨膜渗透等问题，通过乙二醇（EG）链长精准调控，开发出高性能NDI基负极电解液。与二茂铁衍生物正极配对后，电池实现1000次循环容量保持，单圈衰减率仅0.00516%，为可再生能源存储提供创新材料解决方案。

　　

这项突破性研究聚焦非水系氧化还原液流电池（non-aqueous RFB）的核心材料创新。具有π共轭结构的萘二酰亚胺（Naphthalene Diimide, NDI）虽具备双电子氧化还原能力，但其在有机溶剂中的溶解性和离子迁移效率成为技术瓶颈。科研团队通过亲核取代反应，在NDI分子上引入可调控长度的乙二醇（Ethylene Glycol, EG）侧链——这种精妙的分子工程既通过极性基团提升在乙腈溶剂中的溶解性，又利用空间位阻效应抑制膜渗透（crossover）。实验数据显示，EG链长与分子扩散系数呈现有趣的"钟形曲线"关系：当EG单元数达到最优值时，电池同时获得1.5M的高浓度电解液和0.0060%/h的超低衰减率。与二茂铁（Ferrocene）衍生物正极材料组装的完整电池系统，在1000次充放电循环中展现出军工级稳定性，每循环容量衰减仅5.16×10^-5。该研究为下一代液流电池提供了"结构-性能"精准调控的分子设计范式。