近日，我所储能技术研究部（DNL17）李先锋研究员团队与武汉大学陈胜利教授合作，在多电子转移锡基液流电池研究方面取得新进展。

用户侧储能技术是实现家庭、工商业及交通等领域低碳用能的关键，对系统能量密度、安全性有较高要求。锡基负极具有四电子转移、理论比容量高、溶解度高（>4 M）、沉积不易形成枝晶等优势，是高能量密度液流电池的潜在负极材料。然而，Sn⁴⁺/Sn⁰转化涉及Sn⁴⁺/Sn²⁺和Sn²⁺/Sn⁰两步连续电化学反应，其中Sn⁴⁺/Sn²⁺转化结构重组能高、动力学缓慢、可逆性差，制约了连续四电子转移的实现。

针对这一难题，团队在本工作中提出了配位结构调控多电子转移的新策略。在高溶解度四氯化锡（SnCl₄）电解液中引入碘离子（I^-），构建SnCl₆^2-与SnI₆^2-共存的配位环境。其中，SnI₆^2-有效降低Sn⁴⁺/Sn²⁺电子转移重组能，提升反应动力学与可逆性；SnCl₆^2-则维持电解液中锡盐的高溶解度。两种配位结构协同作用，实现了Sn⁴⁺至Sn²⁺，再至Sn⁰的连续四电子转移。该策略将Sn⁴⁺/Sn²⁺电对氧化还原峰电位差由Cl^-环境中的978 mV降低至I^-环境下的97 mV，并降低了电荷转移电阻。

在此基础上，团队将高可逆性Sn⁴⁺/Sn⁰负极与溴（Br^-/Br₂）正极配对，构建锡溴液流电池。该电池在40 mA cm^-2下能量效率达89%，负极电解液容量密度达227 Ah L^-1，对应能量密度达 205 Wh L^-1。团队进一步完成千瓦级电堆放大与运行验证，电堆可稳定运行超过1000小时，展现出良好的工程放大潜力。

相关成果以“Reversible Sn⁴⁺/Sn⁰ anode for high-energy density flow batteries”为题，于近日发表在《自然—化学》（Nature Chemistry）上。该工作的共同第一作者为DNL17联合培养博士研究生敖越和武汉大学博士研究生王晓晓。上述工作得到国家自然科学基金、辽宁省重大科技专项等项目的支持。（文/图 谢聪鑫、敖越）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41557-026-02275-7