作者：赵丹博士

单位：湖北君安储能科技有限公司、乐山市君安新能源科技有限公司创始人

（本文仅代表个人学术观察与观点，不代表所在机构及任何第三方立场）

时间范围：2026年2月—2026年8月

一、综述背景与意义

2026年上半年，液流电池领域在多个技术方向上取得了突破性进展，覆盖了从新型体系创制、关键材料突破到系统设计优化等多个层面，展现出基础研究与工程化应用并进的发展态势。本综述基于知识库收录的2026年2月至8月期间的核心文献，从新型液流电池体系、关键材料与部件、系统设计与工程化三个维度进行系统梳理。

二、新型液流电池体系2.1 "开路"液流电池：储能与绿色合成一体化

2026年7月，北京化工大学邵明飞、栗振华课题组与清华大学段昊泓课题组合作在Nature Communications上报道了一种开创性的开路液流电池（Open-Loop Flow Battery, OLFB），打破了传统液流电池"闭路循环"的技术框架。该电池将钒液流电池正极电对（VO₂⁺/VO²⁺）的还原和氧化过程，分别与有机物电催化氧化和电解水析氢反应耦合，实现在充放电过程中同时联产高附加值化学品和氢气。

关键性能指标包括：采用乙二醇氧化制乙醇酸与放电过程配对、电解水析氢与充电过程配对时，开路电压达1.6–1.9 V，配对醛类分子氧化时OCV可大于2.1 V；最大功率密度达238.4 mW cm⁻²，电压效率和能量效率均超过100%，200次循环中每圈衰减率低于0.013%。研究团队进一步构建了光伏驱动的千瓦时级撬装验证装置，为期10天的连续运行累计产出532.2 g纯度97.2%的乙醇酸和272.9 L氢气。技术经济分析显示，该体系的平准化电力成本（LCOE）为–0.26美元/kWh（即每存储一度电带来0.26美元收益），低于美国能源部设定的储能成本目标（0.05美元/kWh），年利润可达176万美元，同时具有显著降低的碳足迹。该体系被证实对13种有机物及多种正极电对（Fe³⁺/Fe²⁺、[Fe(CN)₆]³⁻/⁴⁻、MnO₄⁻/MnO₄²⁻、TEMPO-OH等）具有普适性。

2.2 水系有机液流电池：从分子工程到过程强化

2026年3月，华南理工大学梁振兴团队在eScience Energy发表综述，系统梳理了水系有机氧化还原液流电池（AORFBs）从分子设计到过程强化的研究进展。该综述从分子层面（氧化还原电位调控、溶解度提升、多电荷存储）、溶液层面（微观/介观结构对化学稳定性与流变性能的影响）和反应器层面（"流动-传递-反应"耦合机制）三个维度展开论述。

在分子设计方面，综述指出通过接枝亲水基团、调控抗衡离子和不对称分子设计可有效提升溶解度——硝酸盐抗衡离子因氢键作用可使紫精溶解度达3.5 M；Liang团队采用亚苯基间隔基团实现了在–0.76 V电位下的一步双电子转移，与TEMPO衍生物配对时达到1.73 V高电压，为AORFB体系最佳水平。在稳定性方面，BTMAP-Vi在1.3 M浓度下实现了99.9943%/循环的高容量保留率；碱性介质中通过降低pH，2,6-DPPEAQ在470次循环中衰减率仅0.00036%/循环。未来方向包括AI辅助分子筛选、膜材料优化及先进原位表征技术开发。

2.3 电子-空间协同效应设计长效有机液流电池

2026年5月，南京大学丁煜团队在Science Advances上提出了一种电子-空间协同效应调控策略，用于同步提升有机活性分子的溶解度与电化学稳定性。该策略的核心是通过电子效应（调节活性位点电子密度以提升副反应能垒）和空间效应（利用极性基团优化溶剂化分布、抑制分子聚集）的协同作用，实现溶解度和稳定性的同步增强。原位光谱与理论计算共同揭示，活性分子因有效抑制了降解副反应而获得高稳定性。全生命周期评估显示，该电池在多项环境指标上具有显著优势，为开发高能量密度、长寿命、可持续的有机储能材料提供了通用分子设计平台。

2.4 单膜pH解耦全有机液流电池

2026年6月发表的研究首次构建了以单离子交换膜分隔的稳定pH解耦型全水相全有机液流电池。该电池采用NH₂/NH₃⁺接枝联吡啶盐和N-杂环连接TEMPO（TMP-TEMPO）氧化还原对，利用NH₂和NH₃⁺基团分别作为强氢键受体和供体，通过氢键作用限制质子和氢氧根离子透过低成本Selemion AMVN阴离子交换膜的自由扩散。低浓度下电池638次循环（约7天）容量衰减率仅0.22%/天，能量效率约88%、库仑效率约100%；高浓度下在100 ppm高氧环境中500次循环容量衰减率1.30%/天，实用容量达10.7 Ah L⁻¹。

2.5 钛铈液流电池：高效容量恢复实现长期稳定性

2026年4月，中国科学技术大学与中国科学院赣江创新研究院齐涛、张绘团队在ChemSusChem上报道了一种绿色Ti-Ce液流电池体系。该体系采用Ce⁴⁺/Ce³⁺（标准电位1.61 V vs SHE）和TiO²⁺/Ti³⁺（标准电位0.1 V vs SHE）电对，理论电压达1.51 V，以甲磺酸为支持电解质。核心创新在于混合电解液设计有效抑制离子交叉，以及利用活性离子的独特络合结构实现容量高效恢复——衰减后通过直接混合电解液的方式几乎完全恢复。在50 mA cm⁻²条件下实现了超过3721次循环（1886小时） 的优异长期稳定性，平均库仑效率高达99.09%，30 mA cm⁻²下平均能量效率达86.02%，且原位监测证实无H₂、CO、O₂、CO₂等副反应气体析出。

2.6 锰基水系液流电池的低温突破

2026年5月发表的研究通过构建酸性Mn-Sn液流电池体系，实现了水系液流电池在极端低温条件下的创纪录运行。利用Ti(SO₄)₂与H⁺的协同作用有效抑制Mn³⁺的固有歧化反应，同时H⁺、Mn²⁺与Ti⁴⁺离子的协同相互作用使电解液冰点降至–100°C以下。在–25°C下稳定循环超过177天（4250小时），库仑效率达99.98%，能量效率约91%；在–45°C实现创纪录的33天稳定运行，库仑效率达99.99%，能量效率约81%，创下低温液流电池循环寿命纪录，为开发具有卓越气候适应性的下一代电网规模储能技术奠定了坚实基础。

2.7 胺溴双电子液流电池电解液

2026年3月授权的一项专利公开了一种胺溴双电子液流电池电解液，利用氨基邻位为吸电子基团的胺类化合物与溴反应形成胺溴化合物，实现了溴离子到胺溴化合物的可逆两电子转移反应，使电池理论能量密度翻倍。该体系能量密度可达172 Wh L⁻¹，库仑效率98%–99%，且无需溴络合剂即可降低腐蚀与挥发，可用于酸性、中性和弱碱性液流电池体系。

三、关键材料与部件3.1 钒氧化还原液流电池性能改进与最新设计

2026年4月，日本住友电工团队在SETR上综述了VRFB的最新研发进展与设计方案，核心目标是将电池电堆输出功率提升至334 kW、能量密度提高15%，并将使用寿命延长至30年。核心技术包括：采用高导电材料使电池电阻率降低25%，电池层数增加10%使输出功率提升34%；开发新型膜将钒离子渗透率降低至传统膜的约五分之一；引入可分别测量正、负极电解液SOC的传感器，防止过充电并改善钒离子浓度失衡。原型设备在334 kW条件下可持续放电超过6小时，系统效率超过70%，30年运营周期内性能衰减低于预期。基于该技术的新型VRFB系统以V40系列商业化，2026年1月启动订单受理。

3.2 钴基复合双极板

2026年4月授权的一项专利报道了一种用于液流电池的钴基复合双极板，通过石墨烯纳米片包覆钴基合金粉末，并与膨胀石墨、碳纳米管、碳黑协同构建四层导电网络。性能测试显示，该双极板接触电阻仅2.83 mΩ·cm²（对比传统石墨复合板的6.53 mΩ·cm²），弯曲强度达75.5 MPa（对比54.2 MPa），腐蚀电流密度低至0.041 μA/cm²（对比316L不锈钢复合板的15.47 μA/cm²），且完全避免金属离子溶出，展现出优异的导电性、机械强度和耐腐蚀性。

3.3 电极与双极板复合组件

2026年3月授权的一项专利公开了一种电极与双极板复合组件，由双极板与含特定粒径和质量比的活性炭颗粒、石墨烯颗粒及多孔碳粘结剂的电极层构成，可形成良好电解液通道、降低流动阻力并提高导电性与催化活性，显著提升液流电池的能量效率。

3.4 膜电极及液流电池

2026年3月授权的一项专利报道了一种双催化-膜电极，在全钒液流电池中表现出优异的电化学活性：100循环圈测试后平均能量效率为84.19%，平均库仑效率为96.71%，容量保持率高达105.95%。

四、系统设计与工程化4.1 液流电池液流框组件与电堆

2026年2月授权的一项专利提供了一种液流电池液流框组件和电堆，通过液流框本体两侧的盖板与进口流道槽、出口流道槽、第一/第二喇叭口区围合构成进口狭长流道、出口狭长流道及喇叭口流道，优化了电解液在电极区的分布均匀性。电堆采用包裹式密封结构（EPDM材料密封圈），避免双极板与盖板的硬接触，提升了密封可靠性。

4.2 分级储罐设计提升系统效率

2026年5月授权的一项专利公开了一种分级储罐设计，将正、负极的单一电解液储罐分拆为多个串联的分级储罐，进出液口对角布置且遵循下进上出的流动方式，有效提升储罐内电解液荷电状态的一致性。该设计可延长恒压段平均电流，降低高荷电态下的泵耗，同时大幅提升电解液利用率，可适配水系有机、全钒等多种液流电池体系。

4.3 液流电池系统小型化与余电回收

2026年2月授权的一项专利提出了一种液流电池系统，通过优化正负极电解液储液装置与循环管路容积，使系统容量与功率比值小于等于1:1，功率范围1 kW–500 MW，容量范围1 kWh–500 MWh，无需设置储液装置或仅设置小容积储液装置，适用于船舶、飞机、火车、变电站等瞬时启动装置场景。

2026年3月授权的一项专利公开了一种液流电池系统及放电后余电回收方法，通过接触器切换与循环泵控制在停机后将电堆残余电量回收至储液罐，避免了电堆自放电损害及能源浪费，并省去额外负载以降低成本。

4.4 电解液温度调控架构

2026年3月授权的一项专利公开了一种液流电池系统架构及其实现电解液温度调控的方法，通过在正极电解液回路和负极电解液回路中分别增加电解液小循环回路，满足各种温度条件的使用需求，快速且经济地控制进入电堆的电解液温度，提高了可靠性和经济性 。

4.5 低温锌溴液流电池电解液

2026年2月授权的一项专利报道了一种耐低温锌溴液流电池电解液，通过2-苯基苯并吡喃型阳离子类添加剂与醇类溶剂的协同作用，同步解决低温下多溴化物穿梭效应和锌枝晶问题。该电解液在–20℃下能量效率仍能达到常温条件的95%以上，醇类溶剂进一步降低电解液凝固点并提升锌沉积动力学，拓展了锌溴液流电池在寒冷地区的应用范围。

4.6 高面容量锌溴双液流电池

2026年4月授权的一项专利提出了一种高面容量锌溴双液流电池，通过在正极与隔膜之间加装一层不导电、化学性质稳定且致密的塑料纤维（PE、PP、PVC），阻挡锌枝晶与正极接触，避免电池内部短路，从而显著提升锌溴双液流电池的能量密度 。

五、总结与展望

2026年上半年液流电池领域的研究呈现出以下关键趋势：

第一，新体系创制突破传统框架。 "开路"液流电池的提出标志着液流电池从单一储能功能向"储能+合成"多功能集成的范式转变，为破解液流电池盈利模式单一的系统性难题提供了全新思路。Ti-Ce液流电池的容量可恢复机制和Mn-Sn液流电池的极端低温适应能力，展示了低成本、资源友好型体系在长时储能领域的巨大潜力。

第二，有机液流电池走向系统化设计。 从分子工程到过程强化的多尺度研究范式逐步成熟，电子-空间协同效应、单膜pH解耦等创新策略标志着有机液流电池正从分子层面的性能优化迈向系统层面的工程化突破，全生命周期评估方法的引入更体现了绿色设计的理念。

第三，关键材料与系统工程化协同推进。 钴基复合双极板、分级储罐设计、液流框优化、温度调控架构、余电回收等成果表明，产业界正从电堆性能、系统效率、运行可靠性等全生命周期维度推进液流电池的商业化进程。住友电工V40系列的商业化启动，为行业提供了重要的工程化参考。

展望未来，液流电池将沿着"低成本化、多功能化、高可靠性"的路径持续演进，AI辅助分子筛选、先进原位表征技术、系统集成优化等跨学科方法将加速技术突破，推动液流电池在大规模长时储能领域发挥更加关键的作用。

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