解锁高效储能新路径：钕铁氧体钙钛矿作为钒液流电池阴极催化剂的突破性研究

本研究针对钒氧化还原液流电池（VRFB）阴极催化效率低的瓶颈问题，由研究人员开发了水热法合成的NdFeO3@GF钙钛矿催化剂。该材料呈现三维介孔结构，显著提升电子/离子传输效率和钒 redox 动力学。实验表明其在150 mA cm?2下循环150次保持稳定，单周期容量达39.6 Ah L?1，且在250 mA cm?2高电流密度下仍维持65.23%能量效率。该工作为高性能储能材料设计提供了新策略。

　　

开发高效阴极催化剂对推进钒氧化还原液流电池（Vanadium Redox Flow Batteries, VRFBs）发展至关重要。本研究对比了水热法（H-NdFeO₃@GF）与溶胶-凝胶法（SG-NdFeO₃@GF）合成的钕铁氧体钙钛矿修饰石墨毡，重点关注其结构与催化性能差异。水热法合成的H-NdFeO₃@GF具有典型的ABO₃钙钛矿框架，其中钕（Nd）和铁（Fe）分别占据A/B位点，形成三维互联网络状介孔结构，显著增强电子/离子传输能力与钒氧化还原反应动力学。在150 mA cm^?2电流密度下，H-NdFeO₃@GF展现出平滑的库伦效率（CE）和能量效率（EE）曲线，持续150次循环，单周期容量高达39.6 Ah L^?1（显著优于SG-NdFeO₃@GF的26.2 Ah L^?1）。在80–250 mA cm^?2的倍率性能测试中，H-NdFeO₃@GF即使在250 mA cm^?2下仍保持约65.23%的EE值，而溶胶-凝胶法制备样品与传统石墨毡（TGF）则出现更明显的效率衰减。在长循环稳定性测试中，H-NdFeO₃@GF实现了78.87%的高能量效率（较TGF提升12.48%，较SG-NdFeO₃@GF提升4.28%），并在150 mA cm^?2下稳定运行1000次循环，每周期EE衰减率低至0.00352%。该研究证明水热法可精准调控钙钛矿结晶性与碳基质整合程度，这对于暴露活性位点、提升材料耐久性具有关键作用。这些发现凸显了H-NdFeO₃@GF作为一种高性能VRFB阴极催化剂的潜力，为通过协同结构与合成工程实现规模化储能提供了战略路径。