近日，昆明理工大学材料科学与工程学院熊仕昭教授与西安交通大学宋忠孝教授合作，在全钒液流电池高性能电极设计与界面调控领域取得系列重要进展。相关研究成果分别以《Defect-Mediated Oxygen Vacancy Engineering of CeO2 Unlocks Fast V2+/V3+ Kinetics for Vanadium Redox Flow Batteries》和《Precision pore engineering of graphite felt via ultrafast non-equilibrium Joule heating for vanadium redox flow batteries》为题，发表在国际期刊《Nano Letters》和《Carbon》上。

云南省正加快新型储能发展，明确培育全钒液流电池产业，2026年保山、楚雄、大理、丽江、临沧等地多个共享储能项目均采用全钒液流技术路线。围绕全钒液流电池关键电极材料开展高功率、高效率和长寿命研究，对推动云南绿色能源优势转化和新型储能产业发展具有重要意义。

全钒液流电池（VRFBs）具有功率与容量相互解耦、循环寿命长、安全性高以及电解液可循环利用等优势，是大规模、长时储能领域的重要技术路线。针对传统石墨毡活化方法处理时间长、容易破坏主体导电骨架以及难以兼顾活性位点与传质效率等问题，团队提出了超快非平衡焦耳热精准孔结构调控策略。该方法利用秒级快速升温和降温过程，将结构重构限制在碳纤维表层，在保持内部高导电石墨骨架完整的同时，构筑出独特的“表面无序—内部有序”异质结构。组装的全钒液流电池在200 mA cm-2下能量效率达到78.8%，在300 mA cm-2的高电流密度下仍保持71.5%；经过200次循环后，单循环容量衰减率仅为0.01%，峰值功率密度达到516.5 mW cm-2。

在此基础上，团队进一步聚焦全钒液流电池负极侧本征缓慢的V2+/V3+氧化还原反应，提出了CeO2氧空位精准调控的缺陷工程策略。研究采用柠檬酸螯合介导的原位生长方法，在石墨毡碳纤维表面均匀构筑富含氧空位的CeO2纳米颗粒，形成稳定的碳—氧化物异质界面。与简单增加催化剂负载量不同，该工作重点调控CeO2中的氧空位数量和电子结构，在保证有效传质的同时最大化可利用的界面活性位点。基于优化的M-CeO2@GF负极构建的全钒液流电池表现出优异的高倍率性能，在300 mA cm-2下能量效率达到79.1%，即使电流密度进一步提高至500 mA cm-2，仍可保持66.4%的能量效率。同时，电池在300 mA cm-2条件下稳定运行1500次循环，单循环衰减率仅为0.003%，体现出良好的高功率运行能力和长期界面稳定性。相关研究工作得到国家自然科学基金和云南省“兴滇英才支持计划”的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121889；https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c02931

（供稿：材料学院）