前沿院何刚教授团队在机器学习辅助液流电池电解质分子设计领域取得新进展
2026/03/06
中性水系有机液流电池(AORFBs)作为新能源配套储能技术的重要候选体系,其整体能效由有机电解质材料的理化特性决定。然而,传统经验探索的“试错法”设计方案往往缺乏普适性理论指导,导致材料性能参差不齐,尤其在高浓度电池性能中普遍存在溶解度-稳定性权衡难题。紫精衍生物因独特的光电响应特性以及结构可调性,已成为中性AORFB负极电解液设计的理想模板。当前主流的分子设计策略聚焦于对双吡啶母核结构的功能化修饰,进一步衔接末端N-烷基化反应构筑亲水性功能层,从而实现溶解度的梯度提升。然而,固有的碱性降解机制——在碱性工况下,吡啶C-N键受到亲核攻击解离(SN2反应)——严重制约电池循环寿命。深层次问题在于,紫精电解质与溶剂水分子间的动态溶剂化效应对结构稳定性的调控规律尚未阐明。
针对上述问题,西安交通大学前沿院何刚教授课题组在前期工作基础上,率先利用大型语言模型(LLMs)的机器学习策略,经过1300多项AORFB研究训练,用于预测具有邻位二羟基基团的手性紫精。这种键合网络形成了一种动态、pH适应性的“溶剂化装甲”,稳定了紫精母体结构。R-/S-对映体的溶解度比RS-外消旋体高1.66倍。分子模拟和原位光谱证实,二羟基基团通过溶剂化结构保护反应性C-N键,从而增强紫精在pH=11范围内的稳定性。基于此,对称电池(1 M)在3652次循环中实现了99.42%的容量保留率。1 M R基AORFB在533次循环中保持100%容量,优于[(NPr)2V]Cl4(94.92%)和磺酸改性紫精[(SPr)2V](65.49%)。此外,kg-Ah级手性紫精的规模合成以及电堆测试(2M)得到成功验证,证明手性紫精具有极大的产业化潜力。
本工作率先构建机器学习驱动的手性电解质设计新范式,阐明“溶剂化铠甲”稳定机制,并通过公斤级紫精合成与电堆级验证实现向工业应用的关键跨越,为AORFBs从实验室原型迈向规模化应用奠定理论与技术根基。以上研究结果以论文形式发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上,该论文也被选为VIP(Very Important Paper)文章。西安交通大学前沿院助理教授刘旭为本论文第一作者,何刚教授为本论文通讯作者,西安交通大学为本论文唯一通讯作者单位。相关工作得到了兰州大学核科学与技术学院张鑫副教授的指导和支持。这也是何刚教授课题组在前期液流电池电解液材料研究领域中的又一重要突破(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202512613; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202405427; Natl. Sci. Rev. 2025, 12, nwaf123; CCS Chem. 2023, 5, 2334-2347)。该工作得到了国家自然科学基金,陕西省科技创新指导专项,中国博士后科学基金,中央高校基本科研经费,西安交通大学分析测试共享中心以及嵊州市长三角新能源产教融合研究院等的支持。
文章来源西安交通大学,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
-
2026年4月高录用检索快国际学术会 32
-
2026年第六届计算机、控制和机器人 102
-
2026资源、化学化工与应用材料国际 1529
-
2026年人工智能教育技术与数据科学 535
-
2026年图像处理与数字创意设计国际 1294
-
2026年机械工程,新能源与电气技术 5759
-
2026年材料科学、低碳技术与动力工 1546
-
2026年第二届无线与光通信国际会议 2307
-
2026年增材制造、3D打印与创新设 03-13
-
2026年车辆工程与新能源汽车国际会 03-13
-
2026年精密机械、仪器仪表与传感技 03-13
-
2026年机器人技术、智能装备与自动 03-13
-
2026年通信系统、网络与信号处理国 03-13
-
2026年智能制造、工业互联网与数字 03-13
-
2026年环境治理、生态修复与碳中和 03-13
-
2025年两院院士增选有效候选人4233
-
2025最新JCR分区及影响因子10957
-
好学术:科研网址导航|学术头条分5358
-
2025年国际期刊预警名单发布!5441
-
2025年中科院期刊分区表重磅发18046
-
中国科协《重要学术会议目录(2010920
-
吉林大学校长张希:学术会议中的提6602
-
中国科大研制出机器人灵巧手指尖六03-11
-
研究揭示遗传多样性如何重塑微生物03-11
-
研究发现双酰胺类杀虫剂影响蜜蜂蜂03-11
-
研究揭示聚焦光场中内禀自旋纹理03-11
-
新型磁流体机器人破解临床难题03-11
-
南京大学物理学院温锦生课题组在亚03-11
-
南京大学物理学院高力波、袁国文团03-11
-
南京大学AI4S再立新功:南京大03-11
-
北京农业工程学会 18282

-
北京大学计算机系 18476

-
2017年第二届先进电子科学与技 24229

-
青岛皇冠商务会展有限公司 18217

-
南方科技大学 21284

-
EESED2016 23387

-
南宁师范大学 8254

-
中山大学行政管理研究中心 21238

-
上海佰川驭道会务服务有限公司(简 18241

-
上海展业展览有限公司 2288

-
大连理工大学 18821

-
西安新韵排练厅 23353

-
德捷会晤服务有限公司 18533

-
大连交通大学 21259

-
中国医药教育协会 18229

-
中国康复医学会 21532

-
武汉志明文化传播有限公司 8297

-
湖北荆州沙市碧波路 21287

-
武汉金钥匙会务服务有限公司 24151

-
中南大学铁道学院 2495

















40














































