随着可再生能源的快速发展，开发低成本、长寿命、高安全的大规模储能技术成为实现碳中和的关键。中性水系有机液流电池（AORFBs）因分子结构可调、环境友好等优势备受关注。萘酰亚胺（NDI）衍生物凭借其高度的π-π共轭体系和双电子存储特性成为理想候选材料，然而循环过程中的侧链和酰亚胺环易受OH?亲核攻击导致分解，且自由基态分子聚集引发粘度激增，严重制约其实际应用。现有NDI材料虽通过亲水基团调控提升了溶解度，但仍面临分子稳定性不足和电池循环寿命短等挑战。因此，开发兼具高稳定性、低成本的NDI电解质材料是推动AORFBs商业化的核心课题。

最近，西安交通大学前沿院何刚教授团队创新性提出了一种离子协同策略，用常压法合成了一类具有高稳定性的萘二酰亚胺两性离子衍生物[(CBu)2NDI，(SPr)2NDI，(SPrOH)2NDI]。单晶结构显示，分子间侧链的静电相互作用力致使(CBu)2NDI形成平行交错的π-π堆叠模式（间距3.45 ?，位移角42.8°），有效抑制了高活性自由基态下的分子聚集，进而在自由基状态下保持较高的水溶性。通过核独立化学位移值[NICS (1)]以及福井函数的计算，证明了阴离子的引入显著抑制了OH?亲核反应导致的电解质材料降解。此外，单点能的计算阐明了支持电解质中K+在电池循环过程中的稳定机制。该策略使(CBu)?NDI的水溶性高达1.49 M，所构筑的电池总电解质成本低至$6.58·Ah?1，在2 M电子浓度下经长时间循环无明显的容量衰减。这些发现促进了高性能中性水系有机液流电池的发展，并展示了其大规模商业应用的潜力。

该研究成果近期以《协同离子修饰策略提升萘酰亚胺两性离子的稳定性用于经济高效的中性水系有机液流电池》（Synergistic ionic modification strategy enhances the stability of naphthalene diimide zwitterions for cost-effective aqueous organic redox flow batteries）为题发表在国际权威期刊《国家科学评论》（National Science Review）上。前沿院张恒博士生为论文第一作者，何刚教授为论文通讯作者，西安交通大学为本论文唯一完成单位。这也是何刚教授课题组在前期萘/苝二酰亚胺基液流电池关键电解液材料研究领域中的又一重要突破。

该工作得到国家自然科学基金、盛京棋牌科技创新指导专项、盛京棋牌创新能力支撑计划资助，得到西安交通大学分析测试中心的支持和帮助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf123

何刚教授课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe