风能和太阳能等可再生能源的大规模应用需要成熟的储能技术辅助，液流电池由于其可以独立调控输出功率和能量储存的优点成为有力的竞争者。目前商业化的全钒液流电池仍受制于有限的钒储量与较高的价格。有机材料有着来源广泛、清洁可持续、易于修饰调控的优点。因此有电化学活性且易于溶解的有机物被认为是液流电池的电极材料新方向。

然而大多数还原后的有机物对氧气极为敏感，因此基于该材料组成的水系有机液流电池必须在惰性气体保护下运行，这导致了成本的上升。近日，复旦大学的王永刚教授团队，以经典的醌类（DpivOHAQ）//亚铁氰化钾（K₄Fe(CN)₆）电池体系为研究对象，通过设计一种氧平衡策略，在电池正极产生氧生成反应（OER），使其平衡负极氧还原反应（ORR）造成的正负极容量失衡，使得本来只能在惰性气体保护下稳定运行的该电池体系，在空气氛围下也能有很好的循环稳定性。

作者首先通过环盘电极证实了该醌类的还原态能迅速被溶解的氧气氧化，氧气的还原产物包括氢氧根和过氧化氢。于是作者提出并验证了氧气作用下有机液流电池的衰减模型。

在此基础上，作者进一步构想了在正极集流体修饰OER催化剂以引入额外的OER容量，通过该容量平衡由于负极ORR而损失的容量，使得液流电池长循环下正负极来自于活性物质的容量相等，进而确保其在空气氛围下拥有长循环寿命。

在验证该构想时，作者首先装配了DpivOHAQ//Ni(OH)₂半液流电池，Ni(OH)₂既可以作为正极材料也可以作为OER催化剂。该电池实现了空气氛围下至少1500圈的循环寿命，证实了氧平衡策略的可行性。随后作者在正极碳毡集流体上电沉积了Ni(OH)₂层，并在空气条件下开展了正负极容量比为1：1的DpivOHAQ//K₄Fe(CN)₆全液流电池的稳定性测试，证实了其拥有至少1200圈的循环寿命，且衰减率仅为每圈0.0012%。作者还通过定量的原位电化学差分质谱，实时检测循环过程中正极电解液储罐中的气体组分含量，证实了充电过程中氧气的生成，且其容量恰好等于负极氧气还原导致的容量损失。

在该工作中，王永刚教授团队发展了一种氧平衡策略，利用正极的OER提供的容量，平衡电池在空气中运行时，由于负极ORR损失的容量，实现了水系有机液流电池在空气氛围下运行的长循环寿命。该策略为进一步降低水系有机液流电池运行成本提供了一个新方向。